JP2002373991A - Semiconductor dynamic quantity sensor - Google Patents

Semiconductor dynamic quantity sensor

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JP2002373991A
JP2002373991A JP2001221697A JP2001221697A JP2002373991A JP 2002373991 A JP2002373991 A JP 2002373991A JP 2001221697 A JP2001221697 A JP 2001221697A JP 2001221697 A JP2001221697 A JP 2001221697A JP 2002373991 A JP2002373991 A JP 2002373991A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress fluctuation in detection sensitivity which is caused by displacement of a gauge resistor, related to a semiconductor pressure sensor of diaphragm type in which a bridge circuit is formed of the gauge resistor to detect a sensor output and failure examination output. SOLUTION: Four gauge resistors constituting the bridge circuit are divided into halves comprising gauge resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, Rc1, Rc2, Rd1, and Rd2. The electric potential difference between a pair of intermediate terminals of which, among the intermediate terminals of divided gauge resistors, the electric potentials are equal to each other with no pressure applied is used as a failure examination output. The four resistors Ra1, Ra2, Rd1, and Rd2 out of eight divided gauge resistors are so arranged that stress distribution is constant near the center of a diaphragm 14, while the other four resistors Rb1, Rb2, Rc1, and Rc2 are so arranged that stress distribution is constant near the peripheral end of the diaphragm 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、センサ出力と故障
診断用出力とを検出可能とすべくゲージ抵抗によってブ
リッジ回路が形成されたダイアフラム型の半導体力学量
センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diaphragm type semiconductor dynamic quantity sensor in which a bridge circuit is formed by a gauge resistor so that a sensor output and a failure diagnosis output can be detected.

【０００２】[0002]

【従来の技術】この種のセンサは、圧力や加速度等の力
学量の印加によって歪むダイアフラムを有する半導体基
板と、この半導体基板の一面側に形成されダイアフラム
の歪みにより発生する応力に基づいて抵抗値が変化する
複数個のゲージ抵抗とを備え、複数個のゲージ抵抗によ
り２つのブリッジ回路を構成したものであり、２つのブ
リッジ回路の一方の出力をセンサ出力として検出すると
ともに、他方の出力を故障診断用出力として用いるよう
にしている。2. Description of the Related Art A sensor of this type includes a semiconductor substrate having a diaphragm which is distorted by the application of a physical quantity such as pressure or acceleration, and a resistance value formed on one surface of the semiconductor substrate based on the stress generated by the distortion of the diaphragm. And a plurality of gauge resistors, each of which changes two bridge circuits, and detects one output of the two bridge circuits as a sensor output and causes the other output to fail. It is used as a diagnostic output.

【０００３】このような半導体力学量センサとしては、
特表平１０−５０６７１８号公報や特許第３０４９５３
２号明細書に記載のものが提案されており、具体的に
は、センサ特性の初期値変動量を検出するために、各々
４個のゲージ抵抗からなる第１および第２のブリッジ回
路を並列に接続し配置し、２つのブリッジ回路からの出
力信号を比較し出力信号の変化を監視することで故障診
断可能となっている。[0003] As such a semiconductor dynamic quantity sensor,
Japanese Patent Publication No. Hei 10-506718 and Japanese Patent No. 304953
No. 2 has been proposed. Specifically, in order to detect an initial value variation of a sensor characteristic, first and second bridge circuits each including four gauge resistors are connected in parallel. , And the output signals from the two bridge circuits are compared, and a change in the output signal is monitored to enable failure diagnosis.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、２つのブリ
ッジ回路において各ブリッジ回路を構成する４個のゲー
ジ抵抗は、ダイアフラムの外周端部近傍に配置された２
個のもの（端部ゲージ抵抗対）と、この端部ゲージ抵抗
対よりもダイアフラムの中心部寄りに配置された２個の
もの（中央部ゲージ抵抗対）とよりなる。In the two bridge circuits, four gauge resistors constituting each bridge circuit are connected to two bridge resistors arranged near the outer peripheral end of the diaphragm.
(Diameter gauge resistance pairs) and two (central gauge resistance pairs) arranged closer to the center of the diaphragm than the edge gauge resistance pairs.

【０００５】しかしながら、本発明者等は、ダイアフラ
ムの歪みにより発生する応力の分布を求め、この応力分
布に基づいて検討したところ、上記従来のセンサにおい
ては、同一のゲージ抵抗対における互いのゲージ抵抗
は、当該応力分布の異なる部位に配置されているため、
ゲージ抵抗の配置に位置ずれが生じた場合、各ブリッジ
回路における出力の変動が大きくなるという問題が発生
することがわかった。However, the present inventors have determined the distribution of stress generated due to the distortion of the diaphragm, and have studied based on this stress distribution. Are located in different parts of the stress distribution,
It has been found that when a displacement occurs in the arrangement of the gauge resistors, a problem occurs in that the output fluctuation in each bridge circuit increases.

【０００６】そこで、本発明は上記問題に鑑み、センサ
出力と故障診断用出力とを検出可能とすべくゲージ抵抗
によってブリッジ回路が形成されたダイアフラム型の半
導体力学量センサにおいて、ゲージ抵抗の位置ずれによ
る検出感度の変動を抑制することを目的とする。In view of the above problem, the present invention provides a diaphragm type semiconductor dynamic quantity sensor in which a bridge circuit is formed by a gauge resistor so that a sensor output and a failure diagnosis output can be detected. The purpose of the present invention is to suppress the fluctuation of the detection sensitivity due to the above.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、２個の中点
（Ｂ、Ｃ）における電位差（Ｖｏｕｔ１）をセンサ出力
として用いるようにしたブリッジ回路を構成するための
４個のゲージ抵抗（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ）を、それ
ぞれ複数個に分割された分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ
２、Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｃ１、Ｒｃ２、Ｒｄ１、Ｒｄ
２）とし、複数個の分割ゲージ抵抗における分割された
間を結ぶ端子のうち力学量が印加されていない状態にお
いて電位が等しい組合せの端子（Ｂ１、Ｃ１）における
電位差（Ｖｏｕｔ２）を、故障診断用出力として用い、
さらに、複数個の分割ゲージ抵抗を、ダイアフラムの中
心近傍にて互いに応力の分布が均一となるような位置に
配置された分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ１、
Ｒｄ２）よりなる第１の群と、ダイアフラムの外周端部
近傍にて互いに応力の分布が均一となるような位置に配
置された分割ゲージ抵抗（Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｃ１、Ｒ
ｃ２）よりなる第２の群とよりなるものとしたことを特
徴としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a bridge in which a potential difference (Vout1) at two midpoints (B, C) is used as a sensor output. Four gauge resistors (Ra, Rb, Rc, Rd) for constituting a circuit are divided into a plurality of divided gauge resistors (Ra1, Ra).
2, Rb1, Rb2, Rc1, Rc2, Rd1, Rd
The potential difference (Vout2) between the terminals (B1, C1) of the combination of equal potentials in the state where no mechanical quantity is applied among the terminals connecting the divided portions of the plurality of divided gauge resistors is used for failure diagnosis. Used as output,
Further, a plurality of divided gauge resistors (Ra1, Ra2, Rd1,...) Arranged at positions near the center of the diaphragm so that the stress distribution is uniform with each other.
Rd2) and divided gauge resistors (Rb1, Rb2, Rc1, Rc) arranged near the outer peripheral end of the diaphragm so as to have a uniform stress distribution therebetween.
and c2) a second group.

【０００８】本発明によれば、まず、ブリッジ回路を構
成する４個のゲージ抵抗を、それぞれ複数個の分割ゲー
ジ抵抗に分割し、複数個の分割ゲージ抵抗における分割
された間を結ぶ端子のうち力学量が印加されていない状
態において電位が等しい組合せの端子における電位差を
故障診断用出力として用いることにより、１つのブリッ
ジ回路によりセンシングと故障診断とを行うことができ
る。According to the present invention, first, each of the four gauge resistors constituting the bridge circuit is divided into a plurality of divided gauge resistors. By using the potential difference between the terminals of the combination having the same potential as the failure diagnosis output in a state where no mechanical quantity is applied, sensing and failure diagnosis can be performed by one bridge circuit.

【０００９】そして、ブリッジ回路を構成する４個のゲ
ージ抵抗を、それぞれ複数個の分割ゲージ抵抗に分割し
ているから、分割ゲージ抵抗は、ダイアフラムの中心近
傍に位置するものよりなる第１の群と、ダイアフラムの
外周端部近傍に位置するものよりなる第２の群とによ
り、構成されたものとなる。Further, since the four gauge resistors constituting the bridge circuit are each divided into a plurality of divided gauge resistors, the divided gauge resistors are the first group consisting of those located near the center of the diaphragm. And a second group of members located near the outer peripheral end of the diaphragm.

【００１０】ここにおいて、本発明では、第１の群の分
割ゲージ抵抗を、互いに応力分布が均一となるような位
置に配置し、且つ、第２の群の分割ゲージ抵抗を、互い
に応力分布が均一となるような位置に配置しているた
め、個々の分割ゲージ抵抗の位置が多少ずれたとして
も、ゲージ抵抗の位置ずれによる検出感度の変動を抑制
することができる。Here, in the present invention, the divided gauge resistors of the first group are arranged at positions where the stress distributions are uniform with each other, and the divided gauge resistors of the second group are arranged with the stress distributions mutually. Since the gauge resistors are arranged at a uniform position, even if the positions of the individual divided gauge resistors are slightly shifted, a change in the detection sensitivity due to the shift in the gauge resistance can be suppressed.

【００１１】ここで、ダイアフラム（１４）における応
力の分布は、請求項２に記載の発明のように、ダイアフ
ラムの中心が最大であって当該中心からダイアフラムの
外周端部に向かって略同心円状に小さくなっているもの
とすることができる。このような同心円状の応力分布を
有するダイアフラムとしては、平面形状が正方形である
もの（請求項３の発明）や円形であるものを採用するこ
とができる。Here, the stress distribution in the diaphragm (14) is substantially concentric from the center of the diaphragm to the outer peripheral end of the diaphragm as in the second aspect of the invention. It can be smaller. As the diaphragm having such a concentric stress distribution, a diaphragm having a square planar shape (the invention of claim 3) or a circular shape can be adopted.

【００１２】また、上記同心円状の応力分布を有するダ
イアフラムにおいては、請求項４に記載の発明のよう
に、第１の群の分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ
１、Ｒｄ２）、第２の群の分割ゲージ抵抗（Ｒｂ１、Ｒ
ｂ２、Ｒｃ１、Ｒｃ２）を、それぞれ、ダイアフラム
（１４）の中心を通り相直交する第１の軸（Ｘ）および
第２の軸（Ｙ）によって区画される４つの象限に別れて
位置するようにダイアフラムの中心に対して点対称に配
置することにより、適切に請求項１に記載の作用効果を
実現できる。Also, in the diaphragm having the concentric stress distribution, the first group of divided gauge resistors (Ra1, Ra2, Rd
1, Rd2), the second group of divided gauge resistors (Rb1, Rb
b2, Rc1, Rc2) are respectively divided into four quadrants defined by a first axis (X) and a second axis (Y) passing through the center of the diaphragm (14) and orthogonal to each other. By arranging the diaphragm symmetrically with respect to the center of the diaphragm, the function and effect described in claim 1 can be appropriately realized.

【００１３】ところで、上記各手段におけるブリッジ回
路（２０）では、各分割ゲージ抵抗の間をつなぐ配線に
よる配線抵抗が存在する。この配線抵抗によって、ダイ
アフラム（１４）に力学量が印加されていない状態（ダ
イアフラムが歪んでいない状態）であっても、上記セン
サ出力や故障診断用出力に、オフセット電圧が発生す
る。すると、あたかも、力学量が印加されたり、故障が
存在したりするかの如く、センサが判断してしまう可能
性がある。By the way, in the bridge circuit (20) in each of the above means, there is a wiring resistance by a wiring connecting between the divided gauge resistors. Due to the wiring resistance, an offset voltage is generated in the sensor output and the failure diagnosis output even when a mechanical quantity is not applied to the diaphragm (14) (a state in which the diaphragm is not distorted). Then, there is a possibility that the sensor makes a judgment as if a mechanical quantity is applied or a failure exists.

【００１４】そこで、上記したオフセット電圧の発生を
防止して検出感度の変動抑制という効果をより向上させ
るべく、ブリッジ回路における配線抵抗について検討を
進め、以下の発明を創出するに至った。Therefore, in order to prevent the occurrence of the above-mentioned offset voltage and to further improve the effect of suppressing the fluctuation of the detection sensitivity, the study of the wiring resistance in the bridge circuit was advanced, and the following invention was created.

【００１５】すなわち、請求項６に記載の発明では、ブ
リッジ回路（２０）における第１の電位点（Ａ）と分割
ゲージ抵抗との間の配線（Ｈ５、Ｈ６）、第２の電位点
（Ｄ）と分割ゲージ抵抗との間の配線（Ｈ１、Ｈ１
０）、中点（Ｂ、Ｃ）と分割ゲージ抵抗との間の配線
（Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ８１、Ｈ８２）および分割ゲージ
抵抗間の配線（Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ７
１、Ｈ７２、Ｈ９１、Ｈ９２）のうち、ブリッジ回路に
て２個の中点を結ぶ線に対して対称な位置関係にある配
線同士の配線抵抗が、同一となっていることを特徴とし
ている。That is, in the invention according to claim 6, the wiring (H5, H6) between the first potential point (A) and the divided gauge resistor in the bridge circuit (20) and the second potential point (D ) And the divided gauge resistors (H1, H1)
0), wires (H31, H32, H81, H82) between the midpoints (B, C) and the divided gauge resistors and wires (H21, H22, H41, H42, H7) between the divided gauge resistors.
1, H72, H91, H92), the bridge circuit is characterized in that the wirings which have a symmetrical positional relationship with respect to the line connecting the two middle points have the same wiring resistance.

【００１６】それによれば、ダイアフラムが歪んでいな
い状態で、ブリッジ回路において、第１の電位点（Ａ）
と第２の電位点（Ｄ）との間に電位が加わった状態で、
第１の電位点（Ａ）と中点（Ｂ、Ｃ）との間の電位差
と、中点（Ｂ、Ｃ）と第２の電位点（Ｄ）との間の電位
差との両電位差を等しくすることができる。According to this, in a state where the diaphragm is not distorted, the first potential point (A) is set in the bridge circuit.
With a potential applied between the second potential point (D) and the second potential point (D),
The potential difference between the first potential point (A) and the middle point (B, C) is equal to the potential difference between the middle point (B, C) and the second potential point (D). can do.

【００１７】もし、ブリッジ回路における配線抵抗の関
係が、請求項６の発明の関係を満足していないと、第１
の電位点−中点間の電位差と中点−第２の電位点間の電
位差とが異なり、力学量が印加されていない状態であっ
ても、２個の中点間に電位差（オフセット電圧）が発生
し、センサ出力の誤差となる。If the relation of the wiring resistance in the bridge circuit does not satisfy the relation of the invention of claim 6, the first
Is different from the potential difference between the potential point and the middle point and the potential difference between the middle point and the second potential point, and the potential difference (offset voltage) between the two middle points even when the mechanical quantity is not applied. Occurs, resulting in a sensor output error.

【００１８】その点、本発明によれば、両中点（Ｂ、
Ｃ）間のオフセット電圧の発生を防止でき、センサ出力
（Ｖｏｕｔ１）にオフセット電圧が乗ってこない。その
ため、正確な出力特性を実現でき、検出感度の変動抑制
のためには好ましい。According to the present invention, both midpoints (B,
The generation of the offset voltage during C) can be prevented, and the offset voltage does not appear on the sensor output (Vout1). Therefore, accurate output characteristics can be realized, which is preferable for suppressing fluctuations in detection sensitivity.

【００１９】さらに、請求項７に記載の発明では、請求
項６の構成に加えて、ブリッジ回路（２０）における配
線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、
Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８
２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ１０）のうち、ブリッジ回路に
て第１の電位点（Ａ）と第２の電位点（Ｄ）を結ぶ線に
対して対称な位置関係にある配線同士の配線抵抗が、同
一となっていることを特徴としている。Further, according to the invention of claim 7, in addition to the configuration of claim 6, the wiring (H1, H21, H22, H31, H32, H41,
H42, H5, H6, H71, H72, H81, H8
2, H91, H92, and H10), the bridge circuit has a wiring resistance that is symmetrical with respect to a line connecting the first potential point (A) and the second potential point (D). , Are identical.

【００２０】それによれば、故障診断用出力（Ｖｏｕｔ
２）に対しても、オフセット電圧の発生を防止すること
ができ、好ましい。According to this, the failure diagnosis output (Vout
Also for 2), generation of an offset voltage can be prevented, which is preferable.

【００２１】ここで、請求項８に記載の発明のように、
配線抵抗が同一となっている配線の対が、それぞれ配線
抵抗を画定する矩形部を有する場合、当該配線の対にお
いて、矩形部の縦寸法と横寸法との比を互いに同一とす
れば、配線抵抗を適切に同一にすることができる。Here, as in the invention according to claim 8,
In the case where each pair of wirings having the same wiring resistance has a rectangular portion that defines the wiring resistance, if the ratio between the vertical size and the horizontal size of the rectangular portion is the same in the pair of wirings, The resistance can be made appropriately the same.

【００２２】さらに、請求項９に記載の発明のように、
ブリッジ回路（２０）における配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ
２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、
Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ
１０）の全てが、配線抵抗が同一となっていれば、簡単
なブリッジ回路構成とすることができる。Further, as in the invention according to claim 9,
Wiring (H1, H21, H in the bridge circuit (20))
22, H31, H32, H41, H42, H5, H6,
H71, H72, H81, H82, H91, H92, H
If all of 10) have the same wiring resistance, a simple bridge circuit configuration can be obtained.

【００２３】また、請求項１０に記載の発明のように、
ブリッジ回路（２０）における配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ
２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、
Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ
１０）が、それぞれ配線抵抗を画定する矩形部を有する
場合、全ての配線における矩形部の縦寸法と横寸法との
比を同一とすれば、結果的に、全ての配線の配線抵抗を
同一にすることができるから、請求項９の発明と同様の
効果を実現することができる。Further, as in the invention according to claim 10,
Wiring (H1, H21, H in the bridge circuit (20))
22, H31, H32, H41, H42, H5, H6,
H71, H72, H81, H82, H91, H92, H
10) has rectangular portions each defining a wiring resistance, and if the ratio of the vertical size to the horizontal size of the rectangular portions in all the wirings is the same, as a result, the wiring resistances of all the wirings are the same. Therefore, the same effect as the ninth aspect of the invention can be realized.

【００２４】また、上記請求項６〜請求項１０に記載の
半導体力学量センサにおいて、上記オフセット電圧の発
生を防止すべく、ブリッジ回路（２０）における配線
（Ｈ１〜Ｈ１０）の配線抵抗を調整する場合には、請求
項１１に記載の発明のように、当該配線（Ｈ１、Ｈ２
１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ５、
Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８２、Ｈ９１、Ｈ９
２、Ｈ１０）に、切り込みを入れることにより形成され
た抵抗調整部（５０）を設けることが好ましい。Further, in the semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 6 to 10, the wiring resistance of the wirings (H1 to H10) in the bridge circuit (20) is adjusted to prevent the occurrence of the offset voltage. In this case, the wirings (H1, H2
1, H22, H31, H32, H41, H42, H5,
H6, H71, H72, H81, H82, H91, H9
2, H10) is preferably provided with a resistance adjusting portion (50) formed by making a cut.

【００２５】それによれば、配線形状を拡大したり引き
伸ばしたりすることなく、配線抵抗を変化させることが
できるため、配線も含めたセンサ部の占有面積を大きく
することなく、配線抵抗を調整することができる。According to this, since the wiring resistance can be changed without enlarging or stretching the wiring shape, the wiring resistance can be adjusted without increasing the occupied area of the sensor unit including the wiring. Can be.

【００２６】ここで、請求項１２に記載の発明のよう
に、複数個の分割ゲージ抵抗（Ｒａ１〜Ｒｄ１、Ｒａ２
〜Ｒｄ２）が、所定方向に長手方向を有する折り返し形
状を持つものである場合、抵抗調整部（５０）は、ブリ
ッジ回路（２０）における配線に対して、分割ゲージ抵
抗における長手方向とは直交する方向に切り込みを入れ
ることにより形成されたものにすることが、好ましい。Here, a plurality of divided gauge resistors (Ra1 to Rd1, Ra2)
When Rd2) has a folded shape having a longitudinal direction in a predetermined direction, the resistance adjusting unit (50) is perpendicular to the longitudinal direction in the divided gauge resistor with respect to the wiring in the bridge circuit (20). Preferably, it is formed by making a cut in the direction.

【００２７】これは、複数個の分割ゲージ抵抗は、その
長手方向に沿った抵抗値にて検出を行うものであるた
め、もし、抵抗調整部を形成するにあたって、ブリッジ
回路における配線に対して、分割ゲージ抵抗における長
手方向に切り込みを入れてしまうと、抵抗調整部自体が
ゲージ抵抗を形成してしまい、圧力印加によって抵抗値
が変動してしまうためである。This is because a plurality of divided gauge resistors detect a resistance value along a longitudinal direction thereof. Therefore, when forming a resistance adjusting unit, wirings in a bridge circuit are required. If a cut is made in the longitudinal direction of the divided gauge resistor, the resistance adjusting unit itself forms a gauge resistor, and the resistance value fluctuates due to pressure application.

【００２８】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。The reference numerals in parentheses of each of the above means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.

【００２９】[0029]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態は、本発明の半導体力学
量センサを半導体圧力センサに具体化したものとして説
明する。図１は、本実施形態に係る半導体圧力センサＳ
１の概略平面図、図２は図１中のＺ−Ｚ線に沿った概略
断面図である。この半導体圧力センサＳ１は、周知の半
導体製造技術を用いて製造することができる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. In the present embodiment, the semiconductor dynamic quantity sensor of the present invention will be described as being embodied as a semiconductor pressure sensor. FIG. 1 shows a semiconductor pressure sensor S according to the present embodiment.
1 is a schematic plan view, and FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line ZZ in FIG. The semiconductor pressure sensor S1 can be manufactured using a well-known semiconductor manufacturing technology.

【００３０】１０はシリコン等の半導体よりなる半導体
基板であり、本例では、主表面である一面１１の面方位
が（１１０）面であるシリコン単結晶基板を用いてい
る。図１の平面図は、この（１１０）面が示されてお
り、一点鎖線にて示すＸ軸（第１の軸）、Ｙ軸（第２の
軸）はそれぞれ、（００１）結晶軸、（１１０）結晶軸
である。Numeral 10 denotes a semiconductor substrate made of a semiconductor such as silicon. In this embodiment, a silicon single crystal substrate having a plane 110 as a main surface having a (110) plane orientation is used. The plan view of FIG. 1 shows this (110) plane, and the X-axis (first axis) and the Y-axis (second axis) indicated by alternate long and short dash lines are (001) crystal axis and ( 110) Crystal axis.

【００３１】半導体基板１０には、その他面１２側から
エッチング等により凹部１３を形成することにより、薄
肉部としてのダイアフラム（図１では破線にて図示）１
４が形成されている。このダイアフラム１４は、半導体
基板１０の一面１１側または他面１２側から圧力が印加
されることにより、歪み可能なものである。本例ではダ
イアフラム１４は平面が正方形であり、厚さは加工上の
誤差範囲を許容しつつ略均一なものである。By forming a concave portion 13 in the semiconductor substrate 10 by etching or the like from the other surface 12 side, a diaphragm (shown by a broken line in FIG. 1) as a thin portion 1
4 are formed. The diaphragm 14 can be deformed by applying pressure from one surface 11 side or the other surface 12 side of the semiconductor substrate 10. In this example, the diaphragm 14 has a square plane, and the thickness is substantially uniform while allowing an error range in processing.

【００３２】半導体基板１０の一面１１側には、ダイア
フラム１４の歪み応力に基づいて抵抗値が変化する歪み
ゲージとしての４個のゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒ
ｄが、イオン注入や拡散等により形成されている。On one surface 11 side of the semiconductor substrate 10, four gauge resistors Ra, Rb, Rc, R as strain gauges whose resistance values change based on the strain stress of the diaphragm 14.
d is formed by ion implantation, diffusion, or the like.

【００３３】これら４個のゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄは、感
度の良い（１１０）結晶軸（Ｙ軸）を利用して後述する
ブリッジ回路２０（後述の図３参照）を構成するため
に、ダイアフラム１４の中心（図１中のＸ軸とＹ軸の交
点）近傍に配置された２個のゲージ抵抗（中央部ゲージ
抵抗）Ｒａ、Ｒｄと、これら中央部ゲージ抵抗Ｒａ、Ｒ
ｄよりもダイアフラム１４の外周端部近傍に配置された
２個のゲージ抵抗（端部ゲージ抵抗）Ｒｂ、Ｒｃとより
なる。The four gauge resistors Ra to Rd are used to form a bridge circuit 20 (see FIG. 3 described later) using a highly sensitive (110) crystal axis (Y axis). Gauge resistances (central gauge resistances) Ra, Rd arranged near the center of the center (intersection of the X axis and the Y axis in FIG. 1), and these central gauge resistances Ra, R
It consists of two gauge resistors (end gauge resistors) Rb and Rc arranged closer to the outer peripheral end of the diaphragm 14 than d.

【００３４】中央部ゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｄは、ダイアフ
ラム１４の外周端部よりも中心寄りの部位に位置してお
り、端部ゲージ抵抗Ｒｂ、Ｒｃは、中央部ゲージ抵抗Ｒ
ａ、Ｒｄよりもダイアフラム１４の中心から離れ外周端
部寄りに位置する。本例では、端部ゲージ抵抗Ｒｂ、Ｒ
ｃは、ダイアフラム１４の外周端部の外側に位置する。The central gauge resistors Ra and Rd are located closer to the center than the outer peripheral edge of the diaphragm 14, and the end gauge resistors Rb and Rc are equal to the central gauge resistors Rd.
a, Rd are located farther from the center of the diaphragm 14 and closer to the outer peripheral end. In this example, the end gauge resistors Rb, Rb
c is located outside the outer peripheral end of the diaphragm 14.

【００３５】そして、中央部ゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｄと端
部ゲージ抵抗Ｒｂ、Ｒｃとでは、圧力が印加されたとき
のダイアフラム１４の応力（引っ張り応力と圧縮応力）
の方向が反対であるため、抵抗値変化の方向も反対とな
るものである。The central gauge resistances Ra and Rd and the end gauge resistances Rb and Rc indicate the stress (tensile stress and compressive stress) of the diaphragm 14 when pressure is applied.
Are opposite, the direction of the resistance value change is also opposite.

【００３６】４個のゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄの各々は折り
返し形状をなしており、さらに、それぞれが２分割され
て分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒ
ｃ１、Ｒｃ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２となっている。本例で
は、これら８個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ２は同一
の抵抗値となっている。Each of the four gauge resistors Ra to Rd has a folded shape, and is further divided into two to divide the gauge resistors Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, Rb.
c1, Rc2, Rd1, and Rd2. In this example, these eight divided gauge resistors Ra1 to Rd2 have the same resistance value.

【００３７】また、半導体基板１０の一面１１側には、
各分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ２を直列に接続して上記
ブリッジ回路２０を構成するための引き出し部１５およ
び当該ブリッジ回路２０の入力端子、出力端子となるコ
ンタクト部１６、各配線部が、イオン注入や拡散等によ
り形成されている。なお、図１では、各ゲージ抵抗、各
引き出し部１５、各コンタクト部１６、各配線部には、
識別のため斜線ハッチングを施してある。On one surface 11 side of the semiconductor substrate 10,
A lead portion 15 for connecting the divided gauge resistors Ra1 to Rd2 in series to form the bridge circuit 20, a contact portion 16 serving as an input terminal and an output terminal of the bridge circuit 20, and each wiring portion are formed by ion implantation or the like. It is formed by diffusion or the like. In FIG. 1, each gauge resistor, each lead-out portion 15, each contact portion 16, and each wiring portion have
The hatching is used for identification.

【００３８】ここで、各引き出し部１５は、上記ブリッ
ジ回路２０において抵抗値を無視できるように大きく作
られており、図１に示す例では略正方形をなしている。
そして、上記コンタクト部１６は、図示しない外部回路
に電気的に接続されるようになっている。Here, each lead-out section 15 is made large so that the resistance value can be ignored in the bridge circuit 20, and has a substantially square shape in the example shown in FIG.
The contact section 16 is electrically connected to an external circuit (not shown).

【００３９】図３は、上記４個のゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄ
（８個の分割ゲージ抵抗）により構成されたブリッジ回
路２０の等価回路図である。このブリッジ回路２０は、
４つのゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄを有するホイ
ートストンブリッジで構成されている。FIG. 3 shows the four gauge resistors Ra to Rd.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a bridge circuit 20 configured by (eight divided gauge resistors). This bridge circuit 20
It is composed of a Wheatstone bridge having four gauge resistors Ra, Rb, Rc, Rd.

【００４０】なお、図３に示す各端子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｂ１、Ｃ１に対応するコンタクト部１６には、図１中、
符号１６の後に括弧付きで例えば１６（Ａ）、１６（Ｂ
１）というように示してある。また、図１中、コンタク
ト部１６（Ａ）のように同じものが２個ある場合、これ
ら２個は共通の配線にて電気的に接続され、上記外部回
路へ接続されるようになっている。The terminals A, B, C, D, and D shown in FIG.
In FIG. 1, contact portions 16 corresponding to B1 and C1
For example, 16 (A) and 16 (B
1). In addition, in FIG. 1, when there are two identical parts such as the contact part 16 (A), these two parts are electrically connected by a common wiring and connected to the external circuit. .

【００４１】このホイートストンブリッジは、ゲージ抵
抗Ｒａ〜Ｒｄが互いに直列接続されて４辺形の閉回路を
形成し、相対する中点としての接続点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを
それぞれ、入力電圧（入力信号）Ｖｉｎを入力するため
の入力端子Ａ、Ｄと、センサ出力となる差電圧（出力信
号）Ｖｏｕｔ１を発生させるための出力端子Ｂ、Ｃとし
た構成となっている。ここで、本例では、入力端子Ａが
電源側（第１の電位点）、入力端子ＤがＧＮＤ側（第２
の電位点）となっている。In this Wheatstone bridge, gauge resistances Ra to Rd are connected in series to form a quadrilateral closed circuit, and connection points A, B, C, and D as opposing midpoints are connected to input voltages ( Input terminals A and D for inputting an input signal (Vin) and output terminals B and C for generating a differential voltage (output signal) Vout1 serving as a sensor output. Here, in this example, the input terminal A is on the power supply side (first potential point), and the input terminal D is on the GND side (second potential point).
Potential point).

【００４２】このブリッジ回路２０において、上述した
ように、各ゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄはそれぞれ２つの分割
ゲージ抵抗に等分割されている。すなわち、入力端子Ａ
と出力端子Ｂとの間に配置されたゲージ抵抗Ｒａは分割
ゲージ抵抗Ｒａ１とＲａ２に、出力端子Ｂと入力端子Ｄ
との間に配置されたゲージ抵抗Ｒｂは分割ゲージ抵抗Ｒ
ｂ１とＲｂ２に、入力端子Ａと出力端子Ｃとの間に配置
されたゲージ抵抗Ｒｃは分割ゲージ抵抗Ｒｃ１とＲｃ２
に、出力端子Ｃと入力端子Ｄとの間に配置されたゲージ
抵抗Ｒｄは分割ゲージ抵抗Ｒｄ１とＲｄ２に、それぞれ
分割されている。In the bridge circuit 20, as described above, each of the gauge resistors Ra to Rd is equally divided into two divided gauge resistors. That is, the input terminal A
And the output terminal B, the gauge resistor Ra is connected to the divided gauge resistors Ra1 and Ra2, the output terminal B and the input terminal D.
And the gauge resistor Rb disposed between the
The gauge resistors Rc disposed between the input terminal A and the output terminal C are divided gauge resistors Rc1 and Rc2 at b1 and Rb2.
The gauge resistor Rd arranged between the output terminal C and the input terminal D is divided into divided gauge resistors Rd1 and Rd2.

【００４３】また、中央部ゲージ抵抗Ｒａ、Ｒｄにおけ
る各分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２
（第１の群）と、端部ゲージ抵抗Ｒｂ、Ｒｃにおける分
割ゲージ抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｃ１、Ｒｃ２（第２の
群）とは、抵抗値変化の方向が互いに反対方向となって
いる。Each of the divided gauge resistances Ra1, Ra2, Rd1, Rd2 in the central gauge resistances Ra, Rd.
The (first group) and the divided gauge resistances Rb1, Rb2, Rc1, Rc2 (second group) in the end gauge resistances Rb, Rc have opposite resistance change directions.

【００４４】また、各分割ゲージ抵抗の接点（分割ゲー
ジ抵抗における分割された間を結ぶ端子、以下、中間端
子という）としては、抵抗Ｒａ１とＲａ２の中間端子、
抵抗Ｒｂ１とＲｂ２の中間端子Ｂ１、抵抗Ｒｃ１とＲｃ
２の中間端子及び抵抗Ｒｄ１とＲｄ２の中間端子Ｃ１が
あるが、本例では、各中間端子のうちの任意の２個を組
み合せた場合、その組み合せは、圧力が印加されていな
い状態において電位が等しくなる組み合わせとなる。The contacts of the divided gauge resistors (terminals connecting the divided gauge resistors, hereinafter referred to as intermediate terminals) include an intermediate terminal between the resistors Ra1 and Ra2,
Intermediate terminal B1 between resistors Rb1 and Rb2, resistors Rc1 and Rc
There are two intermediate terminals and two intermediate terminals C1 of resistors Rd1 and Rd2. In this example, when any two of the intermediate terminals are combined, the combination is such that the potential is high when no pressure is applied. It becomes a combination that becomes equal.

【００４５】本例では、図３に示す様に、中央部ゲージ
抵抗Ｒｄにおける中間端子Ｃ１と端部ゲージ抵抗Ｒｂに
おける中間端子Ｂ１との電位差Ｖｏｕｔ２が故障診断用
出力として用いられている。具体的には、中間端子Ｂ１
の電位と中間端子Ｃ１の電位との差電圧Ｖｏｕｔ２が、
上記外部回路に設けられたアンプ（増幅回路）によって
増幅され、このアンプの出力電位が故障診断用（検査
用）出力として用いられている。In this example, as shown in FIG. 3, the potential difference Vout2 between the intermediate terminal C1 in the central gauge resistor Rd and the intermediate terminal B1 in the end gauge resistor Rb is used as a failure diagnosis output. Specifically, the intermediate terminal B1
Is different from the potential of the intermediate terminal C1.
The signal is amplified by an amplifier (amplifier circuit) provided in the external circuit, and the output potential of the amplifier is used as a failure diagnosis (inspection) output.

【００４６】ここで、本実施形態においては、８個の分
割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ２は、ダイアフラム１４の歪
みにより発生する応力の分布状態を考慮して配置されて
いる。この配置の様子を図４を参照して述べる。Here, in the present embodiment, the eight divided gauge resistors Ra1 to Rd2 are arranged in consideration of the distribution state of the stress generated by the strain of the diaphragm 14. This arrangement will be described with reference to FIG.

【００４７】図４中の線Ｌ０〜Ｌ８は、ＦＥＭ（有限要
素法）等によるシミュレーション解析により求めた、ダ
イアフラム１４およびその近傍における応力分布を示す
線（分布線）である。図４では、地図でいう等高線の如
く、応力分布は、応力の値が均一な範囲を分布線Ｌ０〜
Ｌ８で区切って示してある。分布線Ｌ０を応力０とし
て、応力が均一な各領域における具体的な応力の値は、
ｋｇ／ｍｍ2を単位として図中に示してある。Lines L0 to L8 in FIG. 4 are lines (distribution lines) indicating the stress distribution in the diaphragm 14 and its vicinity obtained by simulation analysis using FEM (finite element method) or the like. In FIG. 4, like a contour line in a map, the stress distribution indicates a range in which the stress value is uniform in a distribution line L <b> 0.
They are separated by L8. With the distribution line L0 as the stress 0, the specific stress value in each region where the stress is uniform is:
It is shown in the figure in units of kg / mm 2 .

【００４８】なお、図４に示す応力の値は、半導体基板
１０の一面１１からダイアフラム１４に圧力が加わった
場合、すなわち、図４中の応力０の分布線Ｌ０を境とし
てダイアフラム１４の外周側が引っ張り応力、ダイアフ
ラム１４の中心側が圧縮応力の場合にて示してある。ま
た、応力分布は、Ｘ軸に対称であるため、図４では、Ｘ
軸の下側の分布は省略してある。The value of the stress shown in FIG. 4 is obtained when the pressure is applied to the diaphragm 14 from one surface 11 of the semiconductor substrate 10, that is, the outer peripheral side of the diaphragm 14 with respect to the distribution line L 0 of the stress 0 in FIG. The case where the tensile stress is applied and the center side of the diaphragm 14 is the compressive stress is shown. Further, since the stress distribution is symmetric with respect to the X axis, in FIG.
The distribution below the axis is omitted.

【００４９】本例のダイアフラム１４は面方位が（１１
０）であって平面正方形であるため、ダイアフラム１４
における応力分布は、ダイアフラム１４の中心が最大で
あって当該中心からダイアフラム１４の外周端部に向か
って略同心円状に小さくなっている。なお、本実施形態
では、このような同心円状の応力分布を持つダイアフラ
ムであればよく、平面円形のダイアフラムであっても良
い。The diaphragm 14 of this embodiment has a plane orientation of (11
0) and a square plane, the diaphragm 14
Is maximum at the center of the diaphragm 14 and decreases substantially concentrically from the center toward the outer peripheral end of the diaphragm 14. In the present embodiment, any diaphragm having such a concentric stress distribution may be used, and a diaphragm having a plane circular shape may be used.

【００５０】具体的には、ダイアフラム１４の中心近傍
が−９．６と応力の大きさが最大であり、ダイアフラム
１４の中心から外周端部近傍の応力０の分布線に向かっ
て、同心円状に−８．１、−６．７、−５．２、−３．
８、−２．３というように小さくなっていく。また、ダ
イアフラム１４の外周端部の外側では、当該外周端部近
傍に０．５と応力の大きい部分がある。More specifically, the stress near the center of the diaphragm 14 is -9.6, which is the largest, and is concentric from the center of the diaphragm 14 toward the stress distribution line near the outer peripheral end. -8.1, -6.7, -5.2, -3.
8, -2.3. Outside the outer peripheral end of the diaphragm 14, there is a portion having a large stress of 0.5 near the outer peripheral end.

【００５１】そして、本実施形態では、このような応力
分布を持つ半導体基板１０において、ダイアフラム１４
の中心近傍に位置する分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、
Ｒｄ１、Ｒｄ２（第１の群）は互いに応力分布が均一と
なるように配置されており、且つ、ダイアフラム１４の
外周端部近傍に位置する分割ゲージ抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ
２、Ｒｃ１、Ｒｃ２（第２の群）は互いに応力分布が均
一となるように配置された独自の構成を採用している。In the present embodiment, in the semiconductor substrate 10 having such a stress distribution, the diaphragm 14
, The divided gauge resistors Ra1, Ra2,
Rd1 and Rd2 (first group) are arranged so that stress distribution is uniform with each other, and the divided gauge resistors Rb1 and Rb located near the outer peripheral end of the diaphragm 14 are arranged.
2, Rc1 and Rc2 (the second group) adopt a unique configuration arranged so that the stress distribution is uniform.

【００５２】つまり、上記第１及び第２の群において同
一の群の分割ゲージ抵抗は、互いに応力分布が均一な部
位に配置され、その均一性の度合は、図４に示す具体的
な応力の値によって明らかである。例えば、第１群であ
る抵抗Ｒｄ１とＲａ１とは、応力が−９．６の部位と−
８．１の部位に同じように位置するように配置され、第
２群である抵抗Ｒｂ１とＲｂ２は、大部分が応力が０．
５の部位に位置するように配置されている。In other words, the divided gauge resistors of the same group in the first and second groups are arranged at portions where the stress distribution is uniform, and the degree of uniformity is determined by the specific stress shown in FIG. It is clear by value. For example, the resistors Rd1 and Ra1 of the first group have a portion where the stress is −9.6 and a portion where the stress is −9.6.
The resistors Rb1 and Rb2, which are the second group and are arranged so as to be similarly located at the location 8.1, have a stress of almost 0.
5 are arranged.

【００５３】このような本実施形態独自の分割ゲージ抵
抗Ｒａ１〜Ｒｄ２の配置の全体は、図１に示される。す
なわち、第１の群の４個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ
２、Ｒｄ１、Ｒｄ２、第２の群の４個の分割ゲージ抵抗
Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｃ１、Ｒｃ２が、それぞれ、ダイア
フラム１４の中心に対して点対称に配置され、各群の４
個は、相直交するＸ軸およびＹ軸によって区画される４
つの象限に１個ずつ別れて位置している。FIG. 1 shows the entire arrangement of the divided gauge resistors Ra1 to Rd2 unique to this embodiment. That is, the first group of four divided gauge resistors Ra1 and Ra
2, Rd1, Rd2, and the four divided gauge resistors Rb1, Rb2, Rc1, Rc2 of the second group are arranged point-symmetrically with respect to the center of the diaphragm 14, respectively.
Are divided by mutually orthogonal X and Y axes.
It is located one by one in one quadrant.

【００５４】次に、上記図３に基づき本センサＳ１の検
出動作について述べる。本センサＳ１では、１個の入力
信号Ｖｉｎに対し、出力電圧Ｖｏｕｔ１、Ｖｏｕｔ２を
２系統持っており、センサ出力用の出力端子Ｂ、Ｃと、
それを監視する故障診断用出力用の出力端子Ｂ１、Ｃ１
が存在する。Next, the detection operation of the sensor S1 will be described with reference to FIG. The sensor S1 has two systems of output voltages Vout1 and Vout2 for one input signal Vin, and output terminals B and C for sensor output;
Output terminals B1 and C1 for fault diagnosis output for monitoring the output
Exists.

【００５５】入力信号Ｖｉｎがブリッジ回路２０に入力
された状態で、ダイアフラム１４が圧力を受けて歪んだ
ときに、４個のゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄのバランスが崩
れ、印加圧力の大きさに応じて差電圧（出力信号）Ｖｏ
ｕｔ１が変動するため、このＶｏｕｔ１を外部回路に取
り出すことでセンサ出力は求められ、圧力を検出するこ
とができる。When the diaphragm 14 is distorted by pressure while the input signal Vin is being input to the bridge circuit 20, the balance of the four gauge resistors Ra to Rd is lost, and according to the magnitude of the applied pressure. Difference voltage (output signal) Vo
Since ut1 fluctuates, a sensor output is obtained by extracting this Vout1 to an external circuit, and pressure can be detected.

【００５６】また、故障検出については、センサ出力と
なる出力端子Ｂ−Ｃ間の差電圧Ｖｏｕｔ１と、中間端子
Ｂ１−Ｃ１間の差電圧Ｖｏｕｔ２とを比較することで検
出可能となる。本例では、各分割ゲージ抵抗の抵抗値は
同一であり、Ｒｄ１とＲｄ２との比、Ｒｂ１とＲｂ２と
の比は各々１：１となるため、正常時では、センサ出力
となる差電圧Ｖｏｕｔ１に対し、故障診断用出力となる
差電圧Ｖｏｕｔ２は常に１／２となる。Further, the failure can be detected by comparing the difference voltage Vout1 between the output terminals B and C, which is the sensor output, with the difference voltage Vout2 between the intermediate terminals B1 and C1. In this example, the resistance values of the divided gauge resistors are the same, and the ratio between Rd1 and Rd2 and the ratio between Rb1 and Rb2 are each 1: 1. On the other hand, the difference voltage Vout2 serving as a failure diagnosis output is always １ ／.

【００５７】この関係を、横軸に圧力（Ｐ）、縦軸に電
圧値（Ｖ）をとって図示すると図５に示す関係となる。
この関係を用いて、例えば、Ｖｏｕｔ２を上記外部回路
にて２倍に増幅し、正常時ではＶｏｕｔ１に対して、
１：１の関係となるようにして比較する。This relationship is shown in FIG. 5 when pressure (P) is plotted on the horizontal axis and voltage value (V) is plotted on the vertical axis.
Using this relationship, for example, Vout2 is doubled by the above-described external circuit.
The comparison is made so as to have a 1: 1 relationship.

【００５８】しかし、ダイアフラム１４に不均一な応力
が加わったり、抵抗の断線が生じたり等、異常時には、
Ｒｄ１とＲｄ２との比、あるいはＲｂ１とＲｂ２との比
が１：１でなくなり、センサ出力に対する故障診断用出
力は１／２ではなくなる。つまり、上記のように２倍に
増幅したＶｏｕｔ２とＶｏｕｔ１とが１：１の関係が崩
れる。こうして、センサＳ１の異常を判断することがで
きる。However, when an abnormal stress is applied to the diaphragm 14 or a disconnection occurs in the resistance, etc.
The ratio between Rd1 and Rd2 or the ratio between Rb1 and Rb2 is no longer 1: 1 and the output for failure diagnosis with respect to the sensor output is not 1/2. That is, the 1: 1 relationship between Vout2 and Vout1 amplified twice as described above is broken. Thus, the abnormality of the sensor S1 can be determined.

【００５９】ちなみに、もし、故障診断用出力Ｖｏｕｔ
２が無く、センサ出力Ｖｏｕｔ１のみであると、例えば
センサ出力Ｖｏｕｔ１が０になった場合、ダイアフラム
の破損か、ゲージ抵抗の異常か、外部回路の故障か、あ
るいは実際に圧力が０なのか、判断できない。Incidentally, if the failure diagnosis output Vout is
If there is no 2 and only the sensor output Vout1, for example, if the sensor output Vout1 becomes 0, it is determined whether the diaphragm is damaged, the gauge resistance is abnormal, the external circuit is faulty, or the pressure is actually 0. Can not.

【００６０】それに対して、例えば、センサ出力Ｖｏｕ
ｔ１が０になった場合でも、故障診断用出力Ｖｏｕｔ２
が正常であれば、圧力が０ではないし、外部回路の故障
でもなく、ダイアフラムまたはゲージ抵抗の異常である
とわかる。また、故障診断用出力Ｖｏｕｔ２も０であれ
ば、外部回路の故障または実際に圧力が０であるとわか
る。On the other hand, for example, the sensor output Vou
Even when t1 becomes 0, the failure diagnosis output Vout2
Is normal, it can be understood that the pressure is not zero, the failure of the external circuit is not, and the diaphragm or the gauge resistance is abnormal. Further, if the failure diagnosis output Vout2 is also 0, it is understood that the external circuit has failed or the pressure is actually 0.

【００６１】このように、本実施形態によれば、センシ
ング用のブリッジ回路２０を構成する４個のゲージ抵抗
Ｒａ〜Ｒｄを、それぞれ２つの分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜
Ｒｄ２に分割し、８個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ２
の中間端子のうち圧力が印加されていない状態において
電位が等しい組合せの中間端子Ｂ１、Ｃ１における電位
差Ｖｏｕｔ２を故障診断用出力として用いることによ
り、１つのブリッジ回路によりセンシングと故障診断と
を行うことができる。As described above, according to this embodiment, the four gauge resistors Ra to Rd constituting the bridge circuit 20 for sensing are respectively replaced with the two divided gauge resistors Ra1 to Ra1.
Rd2 divided into eight divided gauge resistors Ra1 to Rd2
By using the potential difference Vout2 between the intermediate terminals B1 and C1 of the combination having the same potential in the state where no pressure is applied among the intermediate terminals of the above as the failure diagnosis output, sensing and failure diagnosis can be performed by one bridge circuit. it can.

【００６２】そして、本実施形態では、第１の群の４個
の分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２を、
互いに応力分布が均一となるような位置に配置し、且
つ、第２の群の４個の分割ゲージ抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、
Ｒｃ１、Ｒｃ２を、互いに応力分布が均一となるような
位置に配置しているため、個々の分割ゲージ抵抗の位置
が多少ずれたとしても、その位置ずれによる検出感度の
変動を抑制することができる。In this embodiment, the four divided gauge resistors Ra1, Ra2, Rd1, Rd2 of the first group are:
The two groups of four divided gauge resistors Rb1, Rb2,
Since Rc1 and Rc2 are arranged at positions where the stress distribution is uniform to each other, even if the positions of the individual divided gauge resistors are slightly shifted, it is possible to suppress a change in the detection sensitivity due to the position shift. .

【００６３】ちなみに、本実施形態の半導体基板１０に
おいて、４個のゲージ抵抗（分割されてない）Ｒａ〜Ｒ
ｄを従来の形態にて配置した構成を比較例として、図６
に示す。図６に示す比較例では、２個の中央部ゲージ抵
抗Ｒａ、Ｒｄは、Ｘ軸上にあり且つＹ軸に対して互いに
軸対称に配置されている。Incidentally, in the semiconductor substrate 10 of this embodiment, four gauge resistors (not divided) Ra to R
As a comparative example, a configuration in which d is arranged in a conventional form is shown in FIG.
Shown in In the comparative example shown in FIG. 6, the two central gauge resistors Ra and Rd are located on the X axis and are axially symmetric with respect to the Y axis.

【００６４】この比較例において、各中央部ゲージ抵抗
Ｒａ、Ｒｄを２分割した場合、例えば、ダイアフラム１
４の中心寄りの分割ゲージ抵抗と、ダイアフラム１４の
外周端部寄りの分割ゲージ抵抗とに分割されるため、互
いの分割ゲージ抵抗は応力分布（図３参照）の異なる部
位に配置されてしまう。In this comparative example, when each central gauge resistance Ra, Rd is divided into two parts, for example, the diaphragm 1
4 is divided into a divided gauge resistance near the center and a divided gauge resistance near the outer peripheral end of the diaphragm 14, and thus the divided gauge resistances are arranged in portions having different stress distributions (see FIG. 3).

【００６５】それに対して、図１、図３に示す様なゲー
ジ抵抗の配置構成を採用した本実施形態では、中央部ゲ
ージ抵抗における４個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ
２、Ｒｄ１、Ｒｄ２がそれぞれ、ダイアフラム１４の中
心から略等距離にあり、互いに応力分布の均一な部位に
配置されるため、個々の分割ゲージ抵抗の位置ずれによ
る検出感度の変動を抑制することができる。On the other hand, in the present embodiment employing the arrangement of the gauge resistors as shown in FIGS. 1 and 3, the four divided gauge resistors Ra1, Ra in the central gauge resistor are used.
Since Rd2, Rd1 and Rd2 are located at substantially equal distances from the center of the diaphragm 14 and are arranged at portions where the stress distributions are uniform with each other, it is possible to suppress the fluctuation of the detection sensitivity due to the displacement of the individual divided gauge resistors. it can.

【００６６】また、応力分布の異なる部位同士では、温
度変化が発生したとき、互いの応力分布の変化度合も異
なる。そのため、従来のように、端部ゲージ抵抗対およ
び中央部ゲージ抵抗対により構成されるブリッジ回路に
おいて、同一のゲージ抵抗対における個々のゲージ抵抗
が応力分布の異なる部位に配置されていると、各ゲージ
抵抗が狙い通りの位置にあったとしても、温度変化によ
って検出感度の変動が大きくなる。When the temperature changes, the degree of the change in the stress distribution differs between the parts having different stress distributions. Therefore, as in the prior art, in a bridge circuit composed of an end gauge resistance pair and a central gauge resistance pair, if individual gauge resistances in the same gauge resistance pair are arranged in portions having different stress distributions, Even if the gauge resistance is at the intended position, the change in the detection sensitivity increases due to the temperature change.

【００６７】その点、本実施形態では、そのような温度
変化による検出感度の変動も抑制することができる。従
って、本実施形態によれば、上記した独自のゲージ配置
構成により、検出感度の温度特性の改善と位置ずれによ
る特性変化を小さくすることができる。In this regard, in the present embodiment, the fluctuation of the detection sensitivity due to such a temperature change can be suppressed. Therefore, according to the present embodiment, the temperature characteristic of the detection sensitivity can be improved and the characteristic change due to the displacement can be reduced by the above-mentioned unique gauge arrangement.

【００６８】また、上記特許第３０４９５３２号明細書
では、ダイアフラムに環状溝を形成することにより、ダ
イアフラムを厚肉部と薄肉部とにより構成されたものと
しているが、本実施形態でも、このようなダイアフラム
を採用することはできる。しかし、ダイアフラム形状が
複雑となり、加工によるダイアフラムの形状ずれが発生
して応力分布が変化しやすくなるため、本例では、厚さ
の均一なダイアフラム１４を採用し、そのような問題を
抑制している。また、ダイアフラム１４の加工コストも
低減することができる。Further, in the specification of Japanese Patent No. 3049532, the diaphragm is formed by a thick portion and a thin portion by forming an annular groove in the diaphragm. Diaphragms can be employed. However, since the shape of the diaphragm becomes complicated and the shape of the diaphragm is displaced due to processing and the stress distribution is likely to change, in this example, the diaphragm 14 having a uniform thickness is adopted to suppress such a problem. I have. Further, the processing cost of the diaphragm 14 can be reduced.

【００６９】また、本実施形態においては、ブリッジ回
路２０においてゲージ抵抗以外の引き出し部１５等の抵
抗値がばらつくと、検出感度に影響するため、各々の引
き出し部１５の大きさや形状が同一となるように調整す
ることが肝要である。In this embodiment, if the resistance values of the lead-out portions 15 and the like other than the gauge resistance in the bridge circuit 20 vary, the detection sensitivity is affected, and the size and shape of each lead-out portion 15 are the same. It is important to make adjustments in this way.

【００７０】ここで、本実施形態におけるゲージ抵抗の
配置構成は、上記図１に示す例に限定されるものではな
く、例えば、次の図７に示す他の例の様であっても良
い。上記図１では、中央部ゲージ抵抗における４個の分
割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２におい
て、Ｒａ１とＲａ２及びＲｄ１とＲｄ２がＸ軸対称であ
り、Ｒａ１とＲｄ１及びＲａ２とＲｄ２がＹ軸対称であ
ったが、図７では、Ｒａ１とＲａ２及びＲｄ１とＲｄ２
がＹ軸対称であり、Ｒａ１とＲｄ１及びＲａ２とＲｄ２
がＸ軸対称としている。Here, the arrangement of the gauge resistors in this embodiment is not limited to the example shown in FIG. 1, but may be, for example, another example shown in FIG. In FIG. 1, in the four divided gauge resistors Ra1, Ra2, Rd1, and Rd2 in the central gauge resistor, Ra1 and Ra2, Rd1 and Rd2 are symmetric with respect to the X axis, and Ra1 and Rd1 and Ra2 and Rd2 are symmetric with respect to the Y axis. However, in FIG. 7, Ra1 and Ra2 and Rd1 and Rd2
Are symmetric with respect to the Y axis, and Ra1 and Rd1 and Ra2 and Rd2
Are symmetric with respect to the X axis.

【００７１】図８は、図７の例におけるブリッジ回路２
０の等価回路図である。図８では、各ゲージ抵抗Ｒａ〜
Ｒｄの並び方が上記図３とは異なってはいるが、各端子
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｂ１、Ｃ１の役割は上記図３と同一で
あり、上記した本実施形態の作用効果を奏することがで
きる。FIG. 8 shows the bridge circuit 2 in the example of FIG.
It is an equivalent circuit diagram of 0. In FIG. 8, each of the gauge resistors Ra to
Although the arrangement of Rd is different from that in FIG. 3, the roles of the terminals A, B, C, D, B1, and C1 are the same as those in FIG. 3, and the functions and effects of the present embodiment described above are exhibited. Can be.

【００７２】また、本実施形態においては、２個の中間
端子間の差電圧を故障診断用出力として用いることがで
きるが、その２個の中間端子の組合せは、圧力が印加さ
れていない状態において電位が等しくなる組み合わせで
あれば任意である。例えば、上記図３において、抵抗Ｒ
ａ１とＲａ２との接続部から引き出された端子と、抵抗
Ｒｃ１とＲｃ２との接続部から引き出された端子との間
の差電圧（出力）でも故障検出できることは言うまでも
ない。Further, in the present embodiment, the difference voltage between the two intermediate terminals can be used as an output for failure diagnosis, but the combination of the two intermediate terminals may be used in a state where no pressure is applied. Any combination is possible as long as the potentials are equal. For example, in FIG.
It goes without saying that a fault can be detected even with a difference voltage (output) between a terminal drawn from the connection between a1 and Ra2 and a terminal drawn from the connection between the resistors Rc1 and Rc2.

【００７３】さらには、中間端子の組合せは１個（つま
り１個の故障診断用の差電圧）だけでなく、故障診断の
検出精度を向上するために中間端子の組合せは複数個
（複数個の故障診断用の差電圧）であっても良い。Further, the combination of the intermediate terminals is not limited to one (that is, one voltage difference for failure diagnosis). (A differential voltage for failure diagnosis).

【００７４】例えば、上記図３において、Ｂ１−Ｃ１間
の差電圧Ｖｏｕｔ２以外に、抵抗Ｒａ１とＲａ２との接
続部及び抵抗Ｒｃ１とＲｃ２との接続部から引き出され
た端子間の差電圧（出力）も取り出し、故障診断用出力
を２出力とするか、あるいは、この２個の故障診断用出
力を演算比較して１出力としてもよい。For example, in FIG. 3, in addition to the difference voltage Vout2 between B1 and C1, the difference voltage (output) between the terminals drawn from the connection between the resistors Ra1 and Ra2 and the connection between the resistors Rc1 and Rc2. May be taken out, and two failure diagnosis outputs may be output, or the two failure diagnosis outputs may be calculated and compared to obtain one output.

【００７５】また、８個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ
２は同一の抵抗値でなくとも良い。その例を図３の変形
として図９に示す。図９に示す例では、Ｒｄ１とＲｄ２
との比、Ｒｂ１とＲｂ２との比は各々１：２となるた
め、正常時では、センサ出力となる差電圧Ｖｏｕｔ１
は、故障診断用出力となる差電圧Ｖｏｕｔ２の３／２倍
となる。The eight divided gauge resistors Ra1 to Rd
2 need not be the same resistance value. An example is shown in FIG. 9 as a modification of FIG. In the example shown in FIG. 9, Rd1 and Rd2
, And the ratio between Rb1 and Rb2 are 1: 2, respectively, so that the difference voltage Vout1 which becomes the sensor output in a normal state is obtained.
Is 3/2 times the difference voltage Vout2 which is the failure diagnosis output.

【００７６】この関係が崩れれば、センサＳ１の異常が
判断できる。つまり、中間端子とは、Ｒｂ１：Ｒｂ２＝
Ｒｄ１：Ｒｄ２となるように分割された間を結ぶ端子で
あればよい。If this relationship is broken, it can be determined that the sensor S1 is abnormal. That is, the intermediate terminal is defined as Rb1: Rb2 =
Any terminal may be used as long as it connects the divided portions so that Rd1: Rd2.

【００７７】また、上記実施形態では、４個のゲージ抵
抗Ｒａ〜Ｒｄを、それぞれ２つの分割ゲージ抵抗に分割
したが、各ゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄの分割数は、３個、４
個以上でも良い。３個以上の場合でも、複数個の分割ゲ
ージ抵抗における分割された間を結ぶ端子のうち力学量
が印加されていない状態において電位が等しい組合せの
端子における電位差を、故障診断用出力として用いれば
良い。In the above embodiment, each of the four gauge resistors Ra to Rd is divided into two divided gauge resistors. However, the number of divided gauge resistors Ra to Rd is three, four, or four.
More than one is acceptable. Even in the case of three or more gauges, the potential difference between the terminals of the plurality of divided gauge resistors that connect the divided portions and have the same potential in the state where the dynamic quantity is not applied may be used as the failure diagnosis output. .

【００７８】ところで、上記ブリッジ回路２０において
は、センサ出力となる差電圧Ｖｏｕｔ１と故障診断用出
力となる差電圧Ｖｏｕｔ２との双方の出力に、オフセッ
ト電圧が存在する。オフセット電圧とは、ダイアフラム
１４に圧力が印加されていない状態で、上記両出力に発
生する電圧であり、誤差要因となるものである。Incidentally, in the bridge circuit 20, an offset voltage exists in both the output of the differential voltage Vout1 serving as the sensor output and the output of the differential voltage Vout2 serving as the failure diagnosis output. The offset voltage is a voltage generated at the two outputs when no pressure is applied to the diaphragm 14, and causes an error.

【００７９】ブリッジ回路２０における各分割ゲージ抵
抗Ｒａ１〜Ｒｄ１の間を接続する配線の配線抵抗がゼロ
であれば、オフセット電圧は発生せず、理想的である
が、実際には、配線抵抗が存在する。If the wiring resistance of the wiring connecting the divided gauge resistances Ra1 to Rd1 in the bridge circuit 20 is zero, no offset voltage is generated, which is ideal. I do.

【００８０】図１０は、上記図１において、各分割ゲー
ジ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ２及び各配線部の部分を拡大して示
すものであり、上記オフセット電圧の発生を防止すべ
く、各抵抗及び配線のパターンを、上記図１に対して一
部変形してある。また、図１１は、上記図３において配
線抵抗を含んだブリッジ回路２０を示す等価回路図であ
る。FIG. 10 is an enlarged view of each of the divided gauge resistors Ra1 to Rd2 and each of the wiring portions in FIG. 1. In order to prevent the generation of the offset voltage, the pattern of each of the resistors and the wiring is shown. Is partially modified with respect to FIG. FIG. 11 is an equivalent circuit diagram showing the bridge circuit 20 including the wiring resistance in FIG.

【００８１】図１０では、上記引き出し部１５の部分
に、識別上、斜線ハッチングを施してある。そして、図
１０に示す各引き出し部１５が、図１１に示す各分割ゲ
ージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ１の間を接続する各配線Ｈ１〜Ｈ
１０に相当するものであり、各引き出し部１５に対応す
る配線を、図１０中にて、符号１５の後の括弧内に、１
５（Ｈ１）、１５（Ｈ２１）、……というように示して
ある。In FIG. 10, the drawer 15 is hatched for identification. Then, each lead portion 15 shown in FIG. 10 is connected to each of the wirings H1 to Hd connecting between the divided gauge resistors Ra1 to Rd1 shown in FIG.
10, the wiring corresponding to each lead-out portion 15 is shown in parentheses after the reference numeral 15 in FIG.
5 (H1), 15 (H21),...

【００８２】また、配線Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ４１、Ｈ４
２、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ９１、Ｈ９２は、分割ゲージ抵
抗Ｒａ１〜Ｒｄ２間の配線であり、すなわち複数個の分
割ゲージ抵抗における分割された間を結ぶ配線である。The wirings H21, H22, H41, H4
2, H71, H72, H91, and H92 are wirings between the divided gauge resistors Ra1 and Rd2, that is, wirings connecting the divided portions of the plurality of divided gauge resistors.

【００８３】また、配線Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ８１、Ｈ８
２は、中点Ｂ、Ｃと分割ゲージ抵抗との間を結ぶ配線で
あり、配線Ｈ５、Ｈ６は、第１の電位点（電源側の入力
端子）Ａと分割ゲージ抵抗との間を結ぶ配線であり、配
線Ｈ１、Ｈ１０は、第２の電位点（ＧＮＤ側の入力端
子）Ｄと分割ゲージ抵抗との間を結ぶ配線である。Further, the wirings H31, H32, H81, H8
Reference numeral 2 denotes a wiring connecting between the middle points B and C and the divided gauge resistance, and wirings H5 and H6 represent wiring connecting between the first potential point (input terminal on the power supply side) A and the divided gauge resistance. The wirings H1 and H10 are wirings connecting between the second potential point (input terminal on the GND side) D and the divided gauge resistor.

【００８４】ここで、配線Ｈ２１と配線Ｈ２２との境界
は、引き出し部１５からコンタクト部１６へ引き出され
た細線部１７の中心軸（図１０中の一点鎖線）であり、
また、Ｈ３１とＨ３２、Ｈ４１とＨ４２、Ｈ７１とＨ７
２、Ｈ８１とＨ８２、Ｈ９１とＨ９２の各配線対につい
ても同様であって、図１０中の一点鎖線がそれぞれ境界
である。Here, the boundary between the wiring H21 and the wiring H22 is the central axis of the thin line portion 17 drawn out from the drawing portion 15 to the contact portion 16 (dashed line in FIG. 10).
H31 and H32, H41 and H42, H71 and H7
2, the same applies to the wiring pairs H81 and H82 and H91 and H92, and the dashed line in FIG. 10 is the boundary.

【００８５】このように、ブリッジ回路２０において
は、センサ出力を検出するための２個の中点Ｂ、Ｃのそ
れぞれから第１の電位点（電源側の入力端子）Ａに向か
って順番に、中点Ｂ、Ｃと分割ゲージ抵抗との間を接続
する配線（Ｈ３１、Ｈ８１）、分割ゲージ抵抗間を接続
する配線（Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ７１、Ｈ７２）、分割ゲ
ージ抵抗と第１の電位点Ａとの間を接続する配線（Ｈ
５、Ｈ６）が位置している。As described above, in the bridge circuit 20, from each of the two middle points B and C for detecting the sensor output, toward the first potential point (input terminal on the power supply side) A, Wirings (H31, H81) connecting between the midpoints B and C and the divided gauge resistors, wirings (H41, H42, H71, H72) connecting between the divided gauge resistors, the divided gauge resistors and the first potential point A Wiring (H
5, H6) are located.

【００８６】一方、２個の中点Ｂ、Ｃのそれぞれから第
２の電位点（ＧＮＤ側の入力端子）Ｄに向かって順番
に、中点Ｂ、Ｃと分割ゲージ抵抗との間を接続する配線
（Ｈ３２、Ｈ８２）、分割ゲージ抵抗間を接続する配線
（Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ９１、Ｈ９２）、分割ゲージ抵抗
と第２の電位点Ｄとの間を接続する配線（Ｈ１、Ｈ１
０）が位置している。On the other hand, the middle points B and C and the divided gauge resistors are connected in order from each of the two middle points B and C to the second potential point (input terminal on the GND side) D. Wirings (H32, H82), wirings (H21, H22, H91, H92) connecting between the divided gauge resistors, and wirings (H1, H1) connecting between the divided gauge resistors and the second potential point D
0) is located.

【００８７】ここにおいて、本実施形態では、上記オフ
セット電圧を低減するために、中点Ｂ、Ｃから第１の電
位点Ａ側に位置する配線と、中点Ｂ、Ｃから第２の電位
点Ｄ側に位置する配線とを比べて、各中点Ｂ、Ｃからの
順番に対応する配線同士の配線抵抗が同一となってい
る。Here, in the present embodiment, in order to reduce the offset voltage, a wiring located on the first potential point A side from the middle points B and C and a second potential point from the middle points B and C are provided. Compared with the wiring located on the D side, the wiring resistance of the wiring corresponding to the order from each of the middle points B and C is the same.

【００８８】このことは、換言すれば、ブリッジ回路２
０における第１の電位点Ａと分割ゲージ抵抗との間の配
線（Ｈ５、Ｈ６）、第２の電位点Ｄと分割ゲージ抵抗と
の間の配線（Ｈ１、Ｈ１０）、中点Ｂ、Ｃと分割ゲージ
抵抗との間の配線（Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ８１、Ｈ８２）
および分割ゲージ抵抗間の配線（Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ４
１、Ｈ４２、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ９１、Ｈ９２）のう
ち、ブリッジ回路２０にて２個の中点Ｂ、Ｃを結ぶ線に
対して対称な位置関係にある配線同士の配線抵抗が、同
一となっている。This means that the bridge circuit 2
0, the wiring (H5, H6) between the first potential point A and the divided gauge resistance, the wiring (H1, H10) between the second potential point D and the divided gauge resistance, and the middle points B, C Wiring between divided gauge resistors (H31, H32, H81, H82)
And wiring between divided gauge resistors (H21, H22, H4
1, H42, H71, H72, H91, H92), the bridge circuit 20 has the same wiring resistance between the wirings symmetrically positioned with respect to the line connecting the two middle points B and C. ing.

【００８９】つまり、具体的に、図１１を参照して、配
線Ｈ１とＨ５、配線Ｈ２２とＨ４１、配線Ｈ２１とＨ４
２、配線Ｈ３２とＨ３１、配線Ｈ１０とＨ６、配線Ｈ９
２とＨ７１、配線Ｈ９１とＨ７２、配線Ｈ８２とＨ８１
の各対において、互いの配線抵抗が同一となっている。
以下、この構成を、「Ｂ−Ｃ軸に対称な配線抵抗構成」
という。That is, specifically, referring to FIG. 11, wires H1 and H5, wires H22 and H41, wires H21 and H4
2, wirings H32 and H31, wirings H10 and H6, wiring H9
2 and H71, wirings H91 and H72, wirings H82 and H81
Have the same wiring resistance.
Hereinafter, this configuration is referred to as “a wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis”.
That.

【００９０】それによれば、ダイアフラム１４が歪んで
いない状態で、ブリッジ回路２０において、第１の電位
点Ａと第２の電位点Ｄとの間に電位が加わった状態で、
第１の電位点Ａと中点Ｂとの間の電位差（Ａ−Ｂ間電位
差）と、中点Ｂと第２の電位点Ｄとの間の電位差（Ｂ−
Ｄ間電位差）との両電位差を等しくすることができ、一
方、第１の電位点Ａと中点Ｃとの間の電位差（Ａ−Ｃ間
電位差）と、中点Ｃと第２の電位点Ｄとの間の電位差
（Ｃ−Ｄ間電位差）との両電位差を等しくすることがで
きる。According to this, in a state where the diaphragm 14 is not distorted and the potential is applied between the first potential point A and the second potential point D in the bridge circuit 20,
The potential difference between the first potential point A and the middle point B (the potential difference between AB) and the potential difference between the middle point B and the second potential point D (B−
D) and the potential difference between the first potential point A and the middle point C (the potential difference A-C), and the middle point C and the second potential point. D and a potential difference between the two (D-C potential difference) can be equalized.

【００９１】もし、ブリッジ回路における配線抵抗の関
係が、上記の「Ｂ−Ｃ軸に対称な配線抵抗構成」を満足
していないと、ダイアフラム１４に圧力が印加されてい
ない状態であっても、Ａ−Ｂ間電位差とＢ−Ｄ間電位差
とが異なり、また、Ａ−Ｃ間電位差とＣ−Ｄ間電位差と
が異なる。そして、２個の中点Ｂ、Ｃ間に電位差（オフ
セット電圧）が発生し、センサ出力Ｖｏｕｔ１の誤差と
なる。If the relation of the wiring resistance in the bridge circuit does not satisfy the above-mentioned "wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis", even if no pressure is applied to the diaphragm 14, The potential difference between A and B is different from the potential difference between B and D, and the potential difference between A and C is different from the potential difference between C and D. Then, a potential difference (offset voltage) is generated between the two middle points B and C, resulting in an error in the sensor output Vout1.

【００９２】その点、本実施形態によれば、圧力が印加
されていない状態では両中点Ｂ、Ｃ間のオフセット電圧
は０となり、Ｂ−Ｃ間のオフセット電圧の発生を防止で
きることから、センサ出力Ｖｏｕｔ１にオフセット電圧
が乗るのを防止することができる。In this respect, according to the present embodiment, when no pressure is applied, the offset voltage between the middle points B and C becomes zero, and the occurrence of the offset voltage between B and C can be prevented. It is possible to prevent an offset voltage from being applied to the output Vout1.

【００９３】そのため、「Ｂ−Ｃ軸に対称な配線抵抗構
成」を採用することによって、正確な出力特性を実現す
ることができ、結果的に、ゲージ抵抗の位置ずれによる
検出感度の変動を抑制するという、本実施形態の効果を
より好適に実現できる。For this reason, by adopting the “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis”, accurate output characteristics can be realized, and as a result, fluctuations in detection sensitivity due to displacement of the gauge resistance can be suppressed. That is, the effect of the present embodiment can be more suitably realized.

【００９４】さらに、上記した「Ｂ−Ｃ軸に対称な配線
抵抗構成」に加えて、ブリッジ回路２０における配線Ｈ
１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４
２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８２、Ｈ
９１、Ｈ９２、Ｈ１０のうち、ブリッジ回路２０にて第
１の電位点Ａと第２の電位点Ｄを結ぶ線に対して対称な
位置関係にある配線同士の配線抵抗が、同一となってい
ることが好ましい。Further, in addition to the above-mentioned “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis”, the wiring H
1, H21, H22, H31, H32, H41, H4
2, H5, H6, H71, H72, H81, H82, H
Among the wiring lines 91, H92, and H10, the wiring resistance of the wiring lines symmetrically positioned with respect to the line connecting the first potential point A and the second potential point D in the bridge circuit 20 is the same. Is preferred.

【００９５】つまり、具体的に、図１１を参照して、配
線Ｈ１とＨ１０、配線Ｈ２２とＨ９２、配線Ｈ２１とＨ
９１、配線Ｈ３２とＨ８２、配線Ｈ３１とＨ８１、配線
Ｈ４２とＨ７２、配線Ｈ４１とＨ７１、配線Ｈ５とＨ６
の各対において、互いの配線抵抗が同一となっている。
以下、この構成を、「Ａ−Ｄ軸に対称な配線抵抗構成」
という。More specifically, referring to FIG. 11, wires H1 and H10, wires H22 and H92, and wires H21 and H21
91, wirings H32 and H82, wirings H31 and H81, wirings H42 and H72, wirings H41 and H71, wirings H5 and H6
Have the same wiring resistance.
Hereinafter, this configuration is referred to as “a wiring resistance configuration symmetrical with respect to the AD axis”.
That.

【００９６】それによれば、ダイアフラム１４が歪んで
いない状態で、ブリッジ回路２０において、第１の電位
点Ａと第２の電位点Ｄとの間に電位が加わった状態で、
中間端子Ｂ１と第２の電位点Ｄとの間の電位差（Ｂ１−
Ｄ間電位差）と、第２の電位点Ｄと中間端子Ｃ１との間
の電位差（Ｄ−Ｃ１間電位差）との両電位差を等しくす
ることができる。According to this, in a state where the diaphragm 14 is not distorted and the potential is applied between the first potential point A and the second potential point D in the bridge circuit 20,
The potential difference between the intermediate terminal B1 and the second potential point D (B1-
The potential difference between the second potential point D and the intermediate terminal C1 (the potential difference between D and C1) can be equalized.

【００９７】両中間端子Ｂ１、Ｃ１間の電位差Ｖｏｕｔ
２は、ブリッジ回路２０の構成上、Ｂ１−Ｃ１間の配線
抵抗により決まる。例えば、図１１において、もし、配
線Ｈ１と配線Ｈ１０との配線抵抗が異なると、Ｂ１−Ｄ
間電位差とＤ−Ｃ１間電位差とが異なることによるオフ
セット電圧が発生する。The potential difference Vout between the intermediate terminals B1 and C1
2 is determined by the wiring resistance between B1 and C1 due to the configuration of the bridge circuit 20. For example, in FIG. 11, if the wiring resistances of the wiring H1 and the wiring H10 are different, B1-D
An offset voltage is generated due to the difference between the potential difference between DC and DC-C1.

【００９８】その点、「Ａ−Ｄ軸に対称な配線抵抗構
成」を採用すれば、圧力が印加されていない状態ではＢ
１−Ｃ１間のオフセット電圧は０となり、両中間端子Ｂ
１、Ｃ１間のオフセット電圧の発生を防止できる。その
ため、故障診断用出力Ｖｏｕｔ２に対しても、オフセッ
ト電圧の発生を防止することができ、より正確な故障検
出を行うことができる。On the other hand, if the “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the A-D axis” is adopted, B can be obtained when no pressure is applied.
The offset voltage between 1-C1 becomes 0, and both intermediate terminals B
1, generation of an offset voltage between C1 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of an offset voltage with respect to the failure diagnosis output Vout2, and to perform more accurate failure detection.

【００９９】ここで、上記した「Ｂ−Ｃ軸に対称な配線
抵抗構成」及び「Ａ−Ｄ軸に対称な配線抵抗構成」を容
易に実現するには、ブリッジ回路２０における配線Ｈ
１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４１、Ｈ４
２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ８２、Ｈ
９１、Ｈ９２、Ｈ１０の全てが、配線抵抗が同一となっ
ていれば良い。それにより、簡単なブリッジ回路構成と
することができる。Here, in order to easily realize the “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis” and the “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the A-D axis”, the wiring H in the bridge circuit 20 can be easily realized.
1, H21, H22, H31, H32, H41, H4
2, H5, H6, H71, H72, H81, H82, H
It is only necessary that all of 91, H92, and H10 have the same wiring resistance. Thereby, a simple bridge circuit configuration can be obtained.

【０１００】また、本例では、上記した各分割ゲージ抵
抗Ｒａ１〜Ｒｄ１の間を接続する各配線Ｈ１〜Ｈ１０
（引き出し部１５）は、図１０に示す様に、矩形形状を
なしており、この矩形部の寸法により、各配線の配線抵
抗が画定されるようになっている。In this embodiment, each of the wirings H1 to H10 connecting between the above-described divided gauge resistors Ra1 to Rd1 is used.
The (lead portion 15) has a rectangular shape as shown in FIG. 10, and the dimensions of the rectangular portion determine the wiring resistance of each wiring.

【０１０１】ここで、図１１のブリッジ回路２０におけ
るＡ−Ｂ−Ｄ間、つまり、分割ゲージ抵抗Ｒａ１、Ｒａ
２、Ｒｂ１、Ｒｂ２を含む片側の部分の形状を、図１２
に示す。Here, between the A and B and D in the bridge circuit 20 of FIG. 11, that is, the divided gauge resistors Ra1 and Ra
The shape of one side including Rb1, Rb1 and Rb2 is shown in FIG.
Shown in

【０１０２】各ゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄ及び各引き出し部
１５（配線Ｈ１〜Ｈ１０）は、シリコン基板１０に対
し、ボロン等のイオン注入や熱拡散を行うことにより、
形成される。ここで、これらの配線抵抗Ｒは、シート抵
抗ρｓ、配線長（縦寸法）Ｌ、配線幅（横寸法）Ｗとし
たとき、Ｒ＝ρｓ・Ｌ／Ｗで決まる。The gauge resistors Ra to Rd and the lead portions 15 (wirings H1 to H10) are formed by ion-implanting boron or the like into the silicon substrate 10 or performing thermal diffusion.
It is formed. Here, these wiring resistances R are determined by R = ρs · L / W, where sheet resistance ρs, wiring length (longitudinal dimension) L, and wiring width (horizontal dimension) W are given.

【０１０３】シート抵抗ρｓは、イオン注入条件及び拡
散温度で決まり、ゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄと引き出し部１
５とを、同一のイオン注入条件及び拡散温度にて形成す
れば、抵抗値Ｒは、配線パターンのＬ／Ｗ（図１２中で
は、Ｌ１／Ｗ１、Ｌ２／Ｗ２、Ｌ３／Ｗ３、Ｌ４／Ｗ
４）で決まる。The sheet resistance ρs is determined by the ion implantation conditions and the diffusion temperature.
5 is formed under the same ion implantation conditions and diffusion temperature, the resistance value R becomes L / W of the wiring pattern (L1 / W1, L2 / W2, L3 / W3, L4 / W in FIG. 12).
Determined in 4).

【０１０４】従って、本例のように、配線抵抗が同一と
なっている配線の対が、それぞれ配線抵抗を画定する矩
形部を有する場合、当該配線の対において、矩形部の縦
寸法と横寸法との比Ｌ／Ｗを互いに同一とすれば、配線
抵抗を適切に同一にすることができる。この比Ｌ／Ｗに
関する構成については、イオン注入時のマスクパターン
を調整することで実現できる。Therefore, as in this example, when each pair of wirings having the same wiring resistance has a rectangular portion that defines the wiring resistance, the vertical dimension and the horizontal dimension of the rectangular portion in the pair of wirings are determined. If the ratio L / W with respect to is the same, the wiring resistance can be appropriately made equal. The configuration related to the ratio L / W can be realized by adjusting the mask pattern at the time of ion implantation.

【０１０５】具体的には、図１２を参照して、Ｌ１／Ｗ
１（配線Ｈ１）とＬ５／Ｗ５（配線Ｈ５）とが同一であ
り、Ｌ２２／Ｗ２（配線Ｈ２２）とＬ４１／Ｗ４（配線
Ｈ４１）とが同一であり、Ｌ２１／Ｗ２（配線Ｈ２１）
とＬ４２／Ｗ４（配線Ｈ４２）とが同一であり、Ｌ３２
／Ｗ３（配線Ｈ３２）とＬ３１／Ｗ３（配線Ｈ３１）と
が同一である。Specifically, referring to FIG. 12, L1 / W
1 (wiring H1) and L5 / W5 (wiring H5) are the same, L22 / W2 (wiring H22) and L41 / W4 (wiring H41) are the same, and L21 / W2 (wiring H21)
And L42 / W4 (wiring H42) are the same,
/ W3 (wiring H32) and L31 / W3 (wiring H31) are the same.

【０１０６】同様のことが、ブリッジ回路２０における
Ａ−Ｃ−Ｄ間、つまり、分割ゲージ抵抗Ｒｃ１、Ｒｃ
２、Ｒｄ１、Ｒｄ２を含む片側の部分についても言え
る。このようにすることで、上記した「Ｂ−Ｃ軸に対称
な配線抵抗構成」を実現することができる。The same applies to the circuit between A and C in the bridge circuit 20, that is, the divided gauge resistors Rc1 and Rc.
The same can be said for one side portion including 2, Rd1 and Rd2. By doing so, the above-described "wiring resistance configuration symmetrical with respect to the BC axis" can be realized.

【０１０７】さらに、ブリッジ回路２０にて第１の電位
点Ａと第２の電位点Ｄを結ぶ線に対して対称な位置関係
にある配線同士についても、比Ｌ／Ｗを同一にすれば、
上記した「Ａ−Ｄ軸に対称な配線抵抗構成」を実現する
ことができる。Furthermore, if the ratio L / W is the same for wirings symmetrically positioned with respect to a line connecting the first potential point A and the second potential point D in the bridge circuit 20,
The above-described “wiring resistance configuration symmetrical with respect to the AD axis” can be realized.

【０１０８】そして、ブリッジ回路２０の全ての配線Ｈ
１〜Ｈ１０における矩形部の縦寸法と横寸法との比Ｌ／
Ｗを同一とすれば、全ての配線Ｈ１〜Ｈ１０の配線抵抗
を同一にすることができる。Then, all the wires H of the bridge circuit 20
1 to H10, the ratio of the vertical dimension to the horizontal dimension of the rectangular portion L /
If W is the same, the wiring resistance of all the wirings H1 to H10 can be made the same.

【０１０９】また、製造プロセスにおいて加工ばらつき
があるため、各分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒｄ１の間を接
続する各配線Ｈ１〜Ｈ１０の抵抗値のばらつき精度を、
さらに向上させるには、配線の拡散濃度（不純物濃度）
を上げて（例えば、１×１０ 20ｃｍ-3程度）、抵抗値を
下げる（上記シート抵抗ρｓを小さくする）ことが望ま
しい。In addition, in the manufacturing process, there is a processing variation.
Between the divided gauge resistors Ra1 to Rd1.
The variation accuracy of the resistance value of each of the following wirings H1 to H10 is
To further improve, the wiring diffusion concentration (impurity concentration)
(For example, 1 × 10 20cm-3Degree), the resistance value
Lowering (reducing the sheet resistance ρs) is desirable
New

【０１１０】また、配線抵抗を小さくするために、各配
線Ｈ１〜Ｈ１０の拡散濃度をゲージ抵抗Ｒａ〜Ｒｄの拡
散濃度よりも大きくすることで、さらに、オフセット電
圧は改善される。その方法としては、各配線Ｈ１〜Ｈ１
０の拡散濃度を、コンタクト部１６の拡散濃度と同程度
の濃度とすれば、工程数を増加することなく実現でき
る。The offset voltage is further improved by making the diffusion concentration of each of the wirings H1 to H10 higher than the diffusion concentration of each of the gauge resistances Ra to Rd in order to reduce the wiring resistance. As the method, each wiring H1 to H1
If the diffusion concentration of 0 is set to be approximately the same as the diffusion concentration of the contact portion 16, this can be realized without increasing the number of steps.

【０１１１】ところで、上記図１や図１０に示す様な構
成において、上記オフセット電圧の発生を防止すべく、
ブリッジ回路２０における配線Ｈ１〜Ｈ１０の配線抵抗
を調整する場合、単純には、イオン注入時のマスクパタ
ーンを調整して、ブリッジ回路２０の配線Ｈ１〜Ｈ１０
における矩形部の形状を拡大したり引き伸ばしたりする
ことで、配線抵抗を変化させれば良い。By the way, in the configuration as shown in FIGS. 1 and 10, in order to prevent the generation of the offset voltage,
When adjusting the wiring resistance of the wirings H1 to H10 in the bridge circuit 20, simply, the mask pattern at the time of ion implantation is adjusted and the wirings H1 to H10 of the bridge circuit 20 are adjusted.
The wiring resistance may be changed by enlarging or expanding the shape of the rectangular portion in.

【０１１２】しかしながら、配線形状の拡大や引き伸ば
しによる調整では、形状を多少変形させても、配線抵抗
変化が小さいため、オフセット電圧を小さくするには限
界がある。そのため、配線Ｈ１〜Ｈ１０の面積を大きく
して抵抗変化を大きくすると、配線も含めたセンサ部の
占有面積が大きくなり、結果、センサの大型化につなが
ってしまう。However, in the adjustment by enlargement or enlargement of the wiring shape, even if the shape is slightly deformed, the wiring resistance change is small, and there is a limit in reducing the offset voltage. Therefore, if the area of the wirings H1 to H10 is increased to increase the resistance change, the area occupied by the sensor unit including the wiring is increased, which leads to an increase in the size of the sensor.

【０１１３】そこで、配線抵抗を調整する場合の好まし
い形態を、図１３に示す。図１３は、上記図１０を一部
変形したものであり、ブリッジ回路２０における配線Ｈ
１〜Ｈ１０の配線抵抗を調整するために、当該配線Ｈ１
〜Ｈ１０に対して、切り込みを入れることにより抵抗調
整部５０を形成したものである。FIG. 13 shows a preferred mode for adjusting the wiring resistance. FIG. 13 is a partially modified version of FIG.
1 to H10 to adjust the wiring resistance.
The resistance adjusting portion 50 is formed by cutting a notch from H10.

【０１１４】図１３においては、配線Ｈ３２、Ｈ５、Ｈ
８１、Ｈ１０に切り込みが入れられ、抵抗調整部５０が
形成されている。ここで、複数個の分割ゲージ抵抗Ｒａ
１〜Ｒｄ１、Ｒａ２〜Ｒｄ２が、図中のＸ軸（（００
１）結晶軸）方向に長手方向を有する折り返し形状を持
つものであり、抵抗調整部５０は、配線Ｈ３２、Ｈ５、
Ｈ８１、Ｈ１０に対して、該分割ゲージ抵抗における長
手方向とは直交するＹ軸（（１１０）結晶軸）方向に切
り込みを入れることで形成されている。In FIG. 13, wirings H32, H5, H
A cut is made in 81 and H10 to form a resistance adjusting section 50. Here, a plurality of divided gauge resistors Ra
1 to Rd1 and Ra2 to Rd2 correspond to the X axis ((00
The resistance adjustment unit 50 has a folded shape having a longitudinal direction in the 1) crystal axis) direction.
H81 and H10 are formed by making cuts in the Y-axis ((110) crystal axis) direction orthogonal to the longitudinal direction of the divided gauge resistors.

【０１１５】そして、図１３における配線Ｈ３２、Ｈ
５、Ｈ８１、Ｈ１０は、この切れ込みにより幅の細い部
分としての抵抗調整部５０を有することにより、図１０
におけるものに比べて、抵抗値を大幅に変化させたもの
になる。Then, the wirings H32 and H32 in FIG.
5, H81 and H10 have the resistance adjuster 50 as a narrow portion due to the cut, so that FIG.
The resistance value is greatly changed as compared with that of the above.

【０１１６】このように、抵抗調整部５０を形成するこ
とにより、配線形状を拡大したり引き伸ばしたりするこ
となく、配線抵抗を変化させることができるため、配線
も含めたセンサ部の占有面積を大きくすることなく、配
線抵抗を調整することができる。As described above, by forming the resistance adjusting section 50, the wiring resistance can be changed without enlarging or expanding the wiring shape, so that the area occupied by the sensor section including the wiring is increased. Without this, the wiring resistance can be adjusted.

【０１１７】また、本例では、分割ゲージ抵抗における
長手方向とは直交する方向に切り込みを入れることによ
り形成されたものここで、請求項１２に記載の発明のよ
うに、ことが、好ましい。In the present embodiment, the split gauge resistor is formed by making a cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction. Here, it is preferable that the invention be described.

【０１１８】また、複数個の分割ゲージ抵抗Ｒａ１〜Ｒ
ｄ１、Ｒａ２〜Ｒｄ２は、その長手方向に沿った抵抗値
にて検出を行うものであるが、本例では、抵抗調整部５
０は、分割ゲージ抵抗における長手方向とは直交する方
向に切り込みを入れることにより形成されたものである
ため、印加圧力に対して実質的に感度を持たないものに
できる。Further, a plurality of divided gauge resistors Ra1-R
Although d1 and Ra2 to Rd2 are used to detect the resistance value along the longitudinal direction, in this example, the resistance adjustment unit 5
Since 0 is formed by making a cut in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the divided gauge resistance, it can be made substantially insensitive to the applied pressure.

【０１１９】もし、抵抗調整部を形成するにあたって、
ブリッジ回路における配線に対して、分割ゲージ抵抗に
おける長手方向に切り込みを入れてしまうと、抵抗調整
部自体がゲージ抵抗を形成してしまい、圧力印加によっ
て抵抗値が変動してしまうためである。If forming the resistance adjusting portion,
This is because if a cut is made in the longitudinal direction of the divided gauge resistor with respect to the wiring in the bridge circuit, the resistance adjuster itself forms the gauge resistor, and the resistance value fluctuates due to pressure application.

【０１２０】このような抵抗調整部５０は、配線Ｈ１〜
Ｈ１０を形成する際のイオン注入時のマスクパターンを
調整することにより、容易に形成することができる。[0120] Such a resistance adjusting section 50 includes wirings H1 to H1.
The H10 can be easily formed by adjusting the mask pattern at the time of ion implantation.

【０１２１】（他の実施形態）なお、本発明は、中空筒
状の金属ステムの一端側に閉塞された薄肉部を形成し、
他端側に開口部を形成し、該薄肉部上に半導体基板を搭
載した半導体圧力センサにも適用可能である。このセン
サは、金属ステムの開口部から導入される圧力によって
薄肉部が歪み、その薄肉部の歪みを受けて半導体基板自
体がダイアフラムとして歪むものである。(Other Embodiments) In the present invention, a closed thin portion is formed at one end of a hollow cylindrical metal stem.
The present invention is also applicable to a semiconductor pressure sensor in which an opening is formed at the other end and a semiconductor substrate is mounted on the thin portion. In this sensor, the thin portion is distorted by the pressure introduced from the opening of the metal stem, and the semiconductor substrate itself is distorted as a diaphragm due to the distortion of the thin portion.

【０１２２】また、本発明は、加速度が加わった場合の
衝撃によってダイアフラムが歪み、その歪み応力をゲー
ジ抵抗にて検出するようにした加速度センサに対しても
適用可能である。The present invention is also applicable to an acceleration sensor in which a diaphragm is distorted by an impact when acceleration is applied and the distorted stress is detected by a gauge resistor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の実施形態に係る半導体圧力センサを示
す概略平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view showing a semiconductor pressure sensor according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１中のＺ−Ｚ線に沿った概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line ZZ in FIG.

【図３】図１に示すセンサにおけるブリッジ回路を示す
等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram showing a bridge circuit in the sensor shown in FIG.

【図４】ダイアフラムの歪みにより発生する応力分布と
ゲージ抵抗との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a stress distribution generated by distortion of a diaphragm and a gauge resistance.

【図５】センサ出力と故障診断用出力との関係の一例を
示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a relationship between a sensor output and a failure diagnosis output.

【図６】比較例として従来のゲージ抵抗の配置構成を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of a conventional gauge resistor as a comparative example.

【図７】上記実施形態に係る半導体圧力センサの他の例
を示す概略平面図である。FIG. 7 is a schematic plan view showing another example of the semiconductor pressure sensor according to the embodiment.

【図８】図７に示すセンサにおけるブリッジ回路を示す
等価回路図である。8 is an equivalent circuit diagram showing a bridge circuit in the sensor shown in FIG.

【図９】上記図３に示すブリッジ回路において各分割ゲ
ージ抵抗の抵抗値が異なる例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example in which the resistance values of the divided gauge resistors are different in the bridge circuit shown in FIG. 3;

【図１０】上記図１の部分拡大図である。FIG. 10 is a partially enlarged view of FIG. 1;

【図１１】上記図３に示すブリッジ回路において配線抵
抗を含んだ回路構成を示す等価回路図である。11 is an equivalent circuit diagram showing a circuit configuration including wiring resistance in the bridge circuit shown in FIG.

【図１２】上記図１０におけるブリッジ回路に関わるパ
ターンの片側半分を拡大して示す図である。FIG. 12 is an enlarged view showing one half of a pattern relating to the bridge circuit in FIG. 10;

【図１３】配線に抵抗調整部を設けた例を示す概略平面
図である。FIG. 13 is a schematic plan view showing an example in which a resistance adjusting section is provided on a wiring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…半導体基板、１４…ダイアフラム、２０…ブリッ
ジ回路、５０…抵抗調整部、Ａ…入力端子（第１の電位
点）、Ｂ、Ｃ…出力端子（中点）、Ｄ…入力端子（第２
の電位点）、Ｂ１、Ｃ１…中間端子、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、Ｒｄ…ゲージ抵抗、Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ
２、Ｒｃ１、Ｒｃ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２…分割ゲージ抵
抗、Ｖｏｕｔ１…センサ出力に用いられる差電圧、Ｖｏ
ｕｔ２…故障診断用出力に用いられる差電圧、Ｘ…（０
０１）結晶軸（第１の軸）、Ｙ…（１１０）結晶軸（第
２の軸）、Ｈ１、Ｈ１０…第２の電位点Ｄと分割ゲージ
抵抗との間の配線、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ４１、Ｈ４２、
Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ９１、Ｈ９２…分割ゲージ抵抗間の
配線、Ｈ３１、Ｈ３２…中点Ｂと分割ゲージ抵抗との間
の配線、Ｈ８１、Ｈ８２…中点Ｃと分割ゲージ抵抗との
間の配線、Ｈ５、Ｈ６…第１の電位点Ａと分割ゲージ抵
抗との間の配線。10 semiconductor substrate, 14 diaphragm, 20 bridge circuit, 50 resistance adjustment unit, A input terminal (first potential point), B, C output terminal (middle point), D input terminal (second
Potential points), B1, C1... Intermediate terminals, Ra, Rb, R
c, Rd: Gauge resistance, Ra1, Ra2, Rb1, Rb
2, Rc1, Rc2, Rd1, Rd2: divided gauge resistance, Vout1: difference voltage used for sensor output, Vo
ut2: Difference voltage used for failure diagnosis output, X ... (0
01) Crystal axis (first axis), Y... (110) Crystal axis (second axis), H1, H10... Wiring between second potential point D and divided gauge resistor, H21, H22, H41 , H42,
H71, H72, H91, H92: wiring between divided gauge resistors, H31, H32: wiring between midpoint B and divided gauge resistance, H81, H82 ... wiring between midpoint C and divided gauge resistance, H5 , H6... Wiring between the first potential point A and the divided gauge resistor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF49 GG16 GG33 4M112 AA01 BA01 CA03 CA04 CA09 CA10 CA13 DA02 EA03 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2F055 AA40 BB20 CC02 DD05 EE14 FF49 GG16 GG33 4M112 AA01 BA01 CA03 CA04 CA09 CA10 CA13 DA02 EA03 FA01

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 力学量の印加によって歪むダイアフラム
（１４）を有する半導体基板（１０）と、 この半導体基板の一面側に形成され、前記ダイアフラム
の歪みにより発生する応力に基づいて抵抗値が変化する
４個のゲージ抵抗（Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ）とを備
え、 これら４個のゲージ抵抗によりブリッジ回路（２０）が
構成され、このブリッジ回路の２個の中点（Ｂ、Ｃ）に
おける電位差（Ｖｏｕｔ１）をセンサ出力として用いる
ようにした半導体力学量センサにおいて、 前記４個のゲージ抵抗は、それぞれ複数個に分割された
分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒ
ｃ１、Ｒｃ２、Ｒｄ１、Ｒｄ２）となっており、 前記複数個の分割ゲージ抵抗における分割された間を結
ぶ端子のうち前記力学量が印加されていない状態におい
て電位が等しい組合せの端子（Ｂ１、Ｃ１）における電
位差（Ｖｏｕｔ２）が、故障診断用出力として用いられ
ており、 前記複数個の分割ゲージ抵抗は、前記ダイアフラムの中
心近傍にて互いに前記応力の分布が均一となるような位
置に配置された分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ
１、Ｒｄ２）よりなる第１の群と、前記ダイアフラムの
外周端部近傍にて互いに前記応力の分布が均一となるよ
うな位置に配置された分割ゲージ抵抗（Ｒｂ１、Ｒｂ
２、Ｒｃ１、Ｒｃ２）よりなる第２の群とよりなること
を特徴とする半導体力学量センサ。1. A semiconductor substrate (10) having a diaphragm (14) distorted by the application of a mechanical quantity, and a resistance value formed on one surface side of the semiconductor substrate, the resistance value changing based on stress generated by the distortion of the diaphragm. A bridge circuit (20) is formed by four gauge resistors (Ra, Rb, Rc, Rd), and a potential difference at two middle points (B, C) of the bridge circuit is provided. (Vout1) is used as a sensor output. In the semiconductor dynamic quantity sensor, the four gauge resistors are each divided into a plurality of divided gauge resistors (Ra1, Ra2, Rb1, Rb2, Rb).
c1, Rc2, Rd1, Rd2), and terminals (B1, C1) of a combination of terminals (B1, C1) of the plurality of divided gauge resistors, which connect divided portions and have equal potentials in a state where the physical quantity is not applied. ) Is used as an output for failure diagnosis, and the plurality of divided gauge resistors are arranged at positions near the center of the diaphragm so that the stress distribution is uniform with each other. Split gauge resistance (Ra1, Ra2, Rd
1, Rd2) and a divided gauge resistor (Rb1, Rb) arranged at a position near the outer peripheral end of the diaphragm so that the stress distribution is uniform with each other.
2. A semiconductor dynamic quantity sensor comprising a second group consisting of Rc1, Rc2). 【請求項２】 前記ダイアフラム（１４）における前記
応力の分布は、前記ダイアフラムの中心が最大であって
当該中心から前記ダイアフラムの外周端部に向かって略
同心円状に小さくなっているものであることを特徴とす
る請求項１に記載の半導体力学量センサ。2. The distribution of the stress in the diaphragm (14) is such that the center of the diaphragm is maximum, and the stress distribution decreases concentrically from the center toward the outer peripheral end of the diaphragm. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 1, wherein: 【請求項３】 前記ダイアフラム（１４）の平面形状が
正方形あるいは円形であることを特徴とする請求項２に
記載の半導体力学量センサ。3. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 2, wherein a planar shape of the diaphragm is square or circular. 【請求項４】 前記ダイアフラム（１４）の中心を通り
相直交する第１の軸（Ｘ）および第２の軸（Ｙ）を想定
したとき、 前記第１の群の分割ゲージ抵抗（Ｒａ１、Ｒａ２、Ｒｄ
１、Ｒｄ２）および前記第２の群の分割ゲージ抵抗（Ｒ
ｂ１、Ｒｂ２、Ｒｃ１、Ｒｃ２）は、それぞれ、前記第
１及び第２の軸によって区画される４つの象限に別れて
位置するように前記ダイアフラムの中心に対して点対称
に配置されていることを特徴とする請求項２または３に
記載の半導体力学量センサ。4. Assuming a first axis (X) and a second axis (Y) passing through the center of the diaphragm (14) and orthogonal to each other, the first group of divided gauge resistors (Ra1, Ra2). , Rd
1, Rd2) and the split gauge resistors (R
b1, Rb2, Rc1, Rc2) are each arranged point-symmetrically with respect to the center of the diaphragm so as to be located separately in four quadrants defined by the first and second axes. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 2 or 3, wherein: 【請求項５】 前記複数個の分割ゲージ抵抗（Ｒａ１〜
Ｒｄ１、Ｒａ２〜Ｒｄ２）は、全て同じ抵抗値を有する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
載の半導体力学量センサ。5. The plurality of divided gauge resistors (Ra1 to Ra1)
The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein Rd1, Ra2 to Rd2) all have the same resistance value. 【請求項６】 前記ブリッジ回路（２０）における第１
の電位点（Ａ）と前記分割ゲージ抵抗との間の配線（Ｈ
５、Ｈ６）、第２の電位点（Ｄ）と前記分割ゲージ抵抗
との間の配線（Ｈ１、Ｈ１０）、前記中点（Ｂ、Ｃ）と
前記分割ゲージ抵抗との間の配線（Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ
８１、Ｈ８２）および前記分割ゲージ抵抗間の配線（Ｈ
２１、Ｈ２２、Ｈ４１、Ｈ４２、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ９
１、Ｈ９２）のうち、前記ブリッジ回路にて前記２個の
中点を結ぶ線に対して対称な位置関係にある配線同士の
配線抵抗が、同一となっていることを特徴とする請求項
１ないし５のいずれか１つに記載の半導体力学量セン
サ。6. A first circuit in said bridge circuit (20).
(H) between the potential point (A) and the divided gauge resistor
5, H6), a wiring (H1, H10) between a second potential point (D) and the divided gauge resistance, and a wiring (H31, H3) between the middle point (B, C) and the divided gauge resistance. H32, H
81, H82) and the wiring (H
21, H22, H41, H42, H71, H72, H9
1, H92), wherein wiring resistances of wirings symmetrically positioned with respect to a line connecting the two middle points in the bridge circuit are the same. 6. The semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of the items 5 to 5. 【請求項７】 前記ブリッジ回路（２０）における前記
配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４
１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ
８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ１０）のうち、前記ブリッジ
回路にて前記第１の電位点（Ａ）と前記第２の電位点
（Ｄ）を結ぶ線に対して対称な位置関係にある配線同士
の配線抵抗が、同一となっていることを特徴とする請求
項６に記載の半導体力学量センサ。7. The wiring (H1, H21, H22, H31, H32, H4) in the bridge circuit (20).
1, H42, H5, H6, H71, H72, H81, H
82, H91, H92, and H10), wirings having a symmetrical positional relationship with respect to a line connecting the first potential point (A) and the second potential point (D) in the bridge circuit. 7. The semiconductor physical quantity sensor according to claim 6, wherein the wiring resistance is the same. 【請求項８】 前記配線抵抗が同一となっている配線の
対は、それぞれ配線抵抗を画定する矩形部を有し、前記
矩形部の縦寸法と横寸法との比が互いに同一となってい
ることを特徴とする請求項６または７に記載の半導体力
学量センサ。8. A wiring pair having the same wiring resistance has rectangular portions each defining a wiring resistance, and the ratio of the vertical size to the horizontal size of the rectangular portions is the same. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 6 or 7, wherein: 【請求項９】 前記ブリッジ回路（２０）における前記
配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４
１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ
８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ１０）は、全て配線抵抗が同
一となっていることを特徴とする請求項６ないし８のい
ずれか１つに記載の半導体力学量センサ。9. The wiring (H1, H21, H22, H31, H32, H4) in the bridge circuit (20).
1, H42, H5, H6, H71, H72, H81, H
82, H91, H92, H10), all of which have the same wiring resistance, the semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 6 to 8, wherein 【請求項１０】 前記ブリッジ回路（２０）における前
記配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４
１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ
８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ１０）は、それぞれ配線抵抗
を画定する矩形部を有し、 全ての前記配線における前記矩形部の縦寸法と横寸法と
の比が同一となっていることを特徴とする請求項６ない
し８のいずれか１つに記載の半導体力学量センサ。10. The wiring (H1, H21, H22, H31, H32, H4) in the bridge circuit (20).
1, H42, H5, H6, H71, H72, H81, H
82, H91, H92, and H10) have rectangular portions each defining a wiring resistance, and the ratio of the vertical size to the horizontal size of the rectangular portions in all the wirings is the same. A semiconductor dynamic quantity sensor according to any one of claims 6 to 8. 【請求項１１】 前記ブリッジ回路（２０）における前
記配線（Ｈ１、Ｈ２１、Ｈ２２、Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ４
１、Ｈ４２、Ｈ５、Ｈ６、Ｈ７１、Ｈ７２、Ｈ８１、Ｈ
８２、Ｈ９１、Ｈ９２、Ｈ１０）には、切り込みを入れ
ることにより形成された抵抗調整部（５０）が設けられ
ていることを特徴とする請求項６ないし１０のいずれか
１つに記載の半導体力学量センサ。11. The wiring (H1, H21, H22, H31, H32, H4) in the bridge circuit (20).
1, H42, H5, H6, H71, H72, H81, H
The semiconductor mechanics according to any one of claims 6 to 10, wherein a resistance adjusting portion (50) formed by making a cut is provided in each of 82, H91, H92, and H10). Quantity sensor. 【請求項１２】 前記複数個の分割ゲージ抵抗（Ｒａ１
〜Ｒｄ１、Ｒａ２〜Ｒｄ２）は、所定方向に長手方向を
有する折り返し形状を持つものであり、 前記抵抗調整部（５０）は、前記ブリッジ回路（２０）
における前記配線に対して、前記分割ゲージ抵抗におけ
る長手方向とは直交する方向に切り込みを入れることに
より形成されたものであることを特徴とする請求項１１
に記載の半導体力学量センサ。12. The plurality of divided gauge resistors (Ra1)
To Rd1 and Ra2 to Rd2) have a folded shape having a longitudinal direction in a predetermined direction, and the resistance adjusting unit (50) includes the bridge circuit (20).
12. The wiring according to claim 11, which is formed by making a cut in a direction orthogonal to a longitudinal direction of the divided gauge resistor.
4. A semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 1.
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